К оглавлению журнала

Д.М. Мурзагалиев (Атырауский филиал АО “Геотекс”)

В тектоническом отношении Каспийский регион представляет собой гетерогенную структуру весьма сложного глубинного строения, где происходит сочленение разновозрастных структур континента: Восточно-Европейской докембрийской платформы, Скифской и Туранской эпипалеозойских плит и альпийских складчатых сооружений на юге. С позиции современной плитотектонической модели признано наличие Восточно-Европейской, Скифской, Западно-Туранской, Малокавказской, Южно-Каспийской и Иранской литосферных мезоплит (рис. 1). К их границам приурочены разновозрастные сутуры — фрагменты континентальной или субокеанической коры, на которые в процессе закрытия палеоокеана Тетис оказывали влияние субдукция и коллизия. С позднемиоценового времени Восточно-Европейская плита считается малоподвижной. Скифская и Малокавказская плиты перемещаются по азимуту 18° со скоростью 1,92 см/год и одновременно вращаются против часовой стрелки на 2,03-10^-7° [1]. Западно-Туранская и Иранская мезоплиты движутся к северо-западу по коллизионным швам со скоростью 1,7 см/год, а Южно-Каспийская плита смещается по азимуту 319° со скоростью 0,4 см/год. Относительно Восточно-Европейской плиты она вращается с угловой скоростью 0,6 • 10^-7° против часовой стрелки. Таким образом, Каспийский регион оказался в центре конвергенции нескольких плит с различными параметрами кинематики. Все это обусловило сложность этапа геодинамического развития и сопряжения разнотипных геоструктурных элементов.

Метод исследования заключался в системном анализе и комплексной интерпретации гравитационных, геомагнитных, сейсмических и тепловых полей с позиции современных тектонических концепций для выяснения особенностей глубинного строения.

Районирование гравимагнитных полей и структуры континентальной коры позволило более корректно, чем раньше, интерпретировать накопленную геолого-геофизическую информацию, выделить новые структурные элементы и обосновать характер их сопряжения в акватории Каспийского моря. По наиболее характерным признакам геофизических полей выделены коллизионные, субдукционные, инверсионные, покровно-надвиговые, ретронадвиговые и рифтогенные структуры (см. рис. 1).

В геодинамическом аспекте на западе Туранской эпипалеозойской плиты становление континентальной коры завершилось в дорифейское время [3]. В рифее — венде произошла тектономагматическая активизация астеносферы и верхней мантии с проявлением рассеянного рифтинга. Согласно современным мобилистическим воззрениям в раннем палеозое происходила локализация Центрально-Мангышлакской и Туаркыр-Караауданской рифтовых систем. Рифтовый режим (карбон — пермь) был связан с тектоническим утонением и частичной дезинтеграцией континентальной коры. Толщина гранитного слоя в пределах рифтовой зоны сокращена до 9-10 км, тогда как на прилегающих областях она равна 15-18 км (Димаков А.И.,1973).

В поздней перми и раннем триасе земная кора испытывала слабое растяжение и в рифтовых зонах накапливались флишоидные формации. В раннекиммерийскую эпоху тектогенеза произошло столкновение микроконтинентов Ирана и Западного Турана. Тангенциальная сила сжатия обусловливала формирование инверсионного поднятия в зоне Центрально-Мангышлакского палеорифта, который, испытав коллизию и инверсию, трансформировался в недоразвитый палеорифт. Этим процессом завершилась полная консолидация складчатого основания Западно-Туранской плиты, за которым наступил пострифтовый режим развития.

В современной структуре фундамента Западно-Туранской плиты выделены Бозащинский свод, Центрально-Мангышлакская система дислокации, Жетыбай-Узеньская ступень и Южно-Мангышлакский прогиб. На Бозащинском своде установлено широкое развитие надвиговых дислокаций как в доплитном, так и плитном комплексах. Время их образования, датируемое поздним триасом, совпадает с этапом закрытия Центрально-Мангышлакского рифта. Район Южно-Мангышлакского прогиба, ограниченный с юга и севера рифтовыми системами, в это время развивался в стиле палеоподнятия с умеренным осадконакоплением. Жетыбай-Узеньская ступень по общему стилю тектоники триасового комплекса рассматривается как покровно-чешуйчатая зона, сформировавшаяся вследствие тектонического срыва с Центрального Мангышлака.

В центре рифтовой зоны плотность пермотриасовых отложений более высокая, чем на ее плечах. В геомагнитном и гравитационных полях рифтовая зона выражена высокоинтенсивными положительными аномалиями линейного характера. Осевые максимумы гравитационного поля, вероятно, отражают внедрение основных магм через листрические разломы корово-мантийного типа. Подошва земной коры залегает на значительной глубине (44 км). Толщина земной коры увеличена до 36 км. Рифт отличается высоким геотермическим режимом и плотностью теплового потока 58 мВт/м².

В Туаркыр-Караауданском рифте среднепалеозойские осадки накапливались в условиях растяжения континентальной коры. В процессе дальнейшей геодинамической эволюции формировалась офиолитовая ассоциация ультраосновных и основных пород девон-раннекаменнноугольного возраста. Породы представлены амфиболитами, кремнистыми сланцами и кварцитами. Они интенсивно дислоцированы, прорваны телами габброидов и метасоматически сильно изменены. Комплекс офиолитов в Туаркырской сутуре образует линейную зону и прослеживается под плитным чехлом на значительное расстояние в северо-западном направлении [2]. Офиолитовые комплексы Туаркыра, вероятно, представляют собой фрагменты древней океанической коры или аллохтоны, сохранившиеся после обдукции. Они перекрыты красно-цветными молассами пермотриаса, сложенными конгломератами, гравелитами с прослоями туфов и лав. Такая седиментационная картина указывает на продолжение в пермотриасовое время процесса континентального рифтогенеза,сопровождавшегося вулканической деятельностью. В геомагнитном и гравитационном полях рифт выражен линейными гравимагнитными максимумами. Осевые максимумы гравитационного поля, характерные для этих палеорифтов,вероятно,отражают внедрение основных магм, являющееся основополагающей чертой строения рифтогенов. Анализ соотношения структуры палеорифтов и геофизических полей позволил сделать общий вывод о приуроченности структурного положения источников региональных геомагнитных и гравитационных аномалий к структурам растяжения (рис. 2).

На рубеже позднего и раннего мезозоя в пределах Скифской плиты продолжалось слабое растяжение, не дошедшее до полного разрыва земной коры. Дальнейшая эволюция рифтогенеза привела к формированию Восточно-Манычского и Терско-Каспийского рифтов. Рифтовую зону заполняют терригенно-карбонатные и вулканогенные осадки пермотриаса, перекрытые с угловым несогласием юрско-антропогеновым комплексом осадочного чехла. Восточно-Манычский рифт имеет длину около 150 км при ширине на востоке 60 км. Структура фундамента выражена блоковым строением с элементами надвиговых дислокаций. Восточно-Манычский рифт в пределах акватории, по-видимому, редуцируется, что связано с влиянием поперечных зон скольжения. В области рифта толщина земной коры составляет около 32 км. Температура на поверхности Мохоровичича равна 650 °С, а плотность теплового потока оценивается в 55-60 мВт/м². В гравитационном поле рифт выражен отрицательными аномалиями умеренной интенсивности. Магнитный максимум смещен к юго-западу. В области акватории моря гравитационные и геомагнитные аномалии прослеживаются к востоку на расстояние около 100 км.

Терско-Каспийский рифт возник в зоне сочленения Скифской плиты с областью альпийского складчатого сооружения Кавказа. Фундамент, залегающий на глубине 12 км, сложен дислоцированными и метаморфизованными вулканогенными толщами, прорванными магматическими интрузиями. Осадочные комплексы выполнены юрско-антропогеновыми отложениями. В неоген-четвертичное время, в связи с тангенциальным сжатием в альпийском поясе, Терско-Каспийский рифт испытал инверсию, приведшую к формированию бескорневых складок Терско-Сунженского антиклинория и Восточно-Кавказского пояса надвигов. Восточной ветвью пояса надвигов является Дагестанский клин, характеризующийся развитием надвигов и ретронадвигов на разных стратиграфических уровнях. Область Дагестанского клина на геофизических полях выражена зоной отрицательных аномалий умеренной и высокой интенсивности.

Терско-Каспийский рифт в гравитационном поле выражен отрицательными аномалиями высокой и умеренной интенсивности шириной 120-150 км. В геомагнитном поле его структура неоднородна: северная (платформенная) часть проявляется высокоинтенсивными аномалиями отрицательного поля, а южная (складчатая) — максимумами положительных аномалий.

В структуре подошвы земной коры рифт отражается крупным мантийным поднятием, выявленным на глубине около 45 км,а в структуре осадочного чехла — элементами инверсионно-сдвигового типа. Толщина земной коры составляет 32-35 км. Температура в подошве коры около 600 °С. Плотность теплового потока относительно понижена (35-50 мВт/м²), что обусловлено поддвигом континентальной коры Большого Кавказа под Скифскую плиту.

Заложение рифта кряжа Карпинского связано с рифейским этапом, когда южная окраина Восточно-Европейской платформы была охвачена процессами рифтогенеза [2]. По фундаменту рифтовая структура представляет собой разновеликие блоки, ступенчато погружающиеся до 13-15 км. В гравитационном и геомагнитном полях рифт отображается зоной высокоинтенсивных аномалий шириной 80 км и протяженностью более 500 км. Источник аномалии по расчетным данным находится в теле фундамента на глубине около 18 км. В акватории Северного Каспия интенсивная положительная аномалия смещается к северу, что отображает горизонтальный сдвиг рифта по трансформным швам скольжения. В девонских отложениях обнаружено внедрение мелких массивов и даек щелочных ультрамафитов, что указывает на регенерацию рифта и растяжение его ложа по листрическим разломам, служившим магмаподводящими каналами. Позднегерцинский этап тектогенеза знаменуется столкновением Скифского микроконтинента с пассивной окраиной Прикаспийского континента. Дальнейшее усложнение геодинамических обстановок обусловило формирование зон покровно-надвиговых дислокаций кряжа Карпинского, под которыми были захоронены палеозойские платформенные отложения Прикаспийской впадины.

Мезозойский рифтинг подтверждается результатами количественных расчетов глубин залегания верхних кромок магнитоактивных тел. В олигоцен-раннеплиоценовое время коллизии Аравийского выступа с Малокавказской плитой начинается общее сжатие. В результате этих процессов в олигоцене и неогене произошло полное перекрытие Южно-Каспийского бассейна. Горизонтальные усилия трансформировались в вертикальные движения, вследствие чего образовались горные сооружения на месте Большого Кавказа и Южно-Каспийская впадина прекратила свое существование как междуговой бассейн и превратилась в межгорный молассовый прогиб [1-3].

В среднеплиоцен-антропогеновое время изостазии усилилось расширение впадины. Область наибольшей толщины осадочных отложений (до 25 км) совпадает с высоким положением поверхности Мохоровичича. Из них около 10-12 км приходится на плиоцен-квартер.

Поверхность Мохоровичича в обрамлениях рифта залегает на глубине 40-45 км, а в центре 30-32 км, очерчивая крупное мантийное поднятие. Поверхность астеносферы на материалах МТЗ выражена высокопроводящим слоем, глубина которого под рифтом составляет 40-50 км, а по периферии погружается до 100-120 км. Плотность теплового потока относительно повышена — 60-70 мВт/м². Основные геофизические признаки, такие как повышенный тепловой поток, разуплотненность пород верхней мантии и высокое залегание кровли границы Мохоровичича и астеносферы, по аналогии с изученными рифтовыми районами указывают на рифтовую природу Южно-Каспийской впадины. Тип земной коры субокеанический.

Южно-Эмбинский палеорифт Восточно-Европейской докембрийской платформы формировался в рифее — венде. Морфологически ограничен глубинными разломами откольного типа. Кровля докембрийского фундамента по разломам опущена на глубину до 12-13 км. В геофизических полях эта структура выражена гравитационными и магнитными максимумами. По расчетным данным магматические породы имеют высокую интенсивность намагничивания, характерную для пород основного и ультраосновного составов.

Гравитационный максимум представляет собой систему линейно вытянутых локальных аномалий. Напряженность гравитационного поля возрастает к юго-западу, т.е. к центру палеорифта.

Раннегерцинский этап тектогенеза привел к раскрытию рифта и накоплению девон-каменноугольных отложений толщиной 7-10 км. В раннепермское время в результате коллизии и столкновения Восточно-Европейской и Западно-Туранской мезоплит рифтовая зона сформировалась в инверсионное поднятие. В акватории Северного Каспия по магнитотеллурическому зондированию выделяется зона повышенной электропроводности, которой соответствует аномально высокое значение геотермического градиента. Эти геофизические признаки интерпретируются автором 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. Значения плотности теплового потока равны 58 мВт/м². Толщина земной коры сокращена до 10-16 км.

В процессе геодинамической эволюции региона сформировались две крупные субдукционные зоны: Апшероно-Прибалханская и кряж Карпинского. На профиле ГСЗ Волгоград — Нахичевань, в интерпретации Н.И.Павленковой (1992), в районе кряжа Карпинского выделяется крупный низкоскоростной блок, фиксируемый повышенной горизонтальной расслоенностью верхней мантии. Расслаивание верхней кромки мантии и поддвиг нижнего слоя под Прикаспийский континент установлены сейсморазведкой МОГТ (Бродский А.Н. и др., 1994). Субдукция Южно-Каспийской плиты под Скифско-Туранскую плиту изучена и подтверждена Э.Н. Халиловым и др. (1987) на основе комплексной интерпретации данных ГСЗ и глубин гипоцентров землетрясений, спроецированных на линию профиля.

Швы столкновения разновозрастных платформ — палеограницы плит — трассируются высокоинтенсивными гравимагнитными аномалиями. Это Карпинский, Северо-Каспийский и Южно-Эмбинский максимумы, составляющие суперпояс высокоинтенсивных геомагнитных и гравитационных аномалий, простирающихся на расстояние около 1600 км, который соответствует границам Восточно-Европейской докембрийской платформы и Скифской и Туранской эпигерцинских плит. В структуре фундамента они отображены линейными зонами грабен-авлакогенов, в структуре осадочного чехла — инверсионными поднятиями и надвигами, в подошве земной коры — высокоамплитудными мантийными поднятиями. Толщина континентальной коры значительно сокращена.