О МЕХАНИЗМЕ СОЛЯНОЙ СКЛАДЧАТОСТИ В ПРЕДУРАЛЬЕ И ПРИКАСПИИ
Ю.В. Казанцев, Т.Т. Казанцева (ИГ УНЦ РАН)
Области галокинеза образуют многочисленную группу тектонических структур и изучаются геологами и геофизиками почти 150 лет. Их изучение, особенно выяснение механизма образования дисгармоничных складок, имеет большое практическое значение, так как последние чаще всего связаны с нефтегазоносными бассейнами. Многие проблемы соляно-купольных структур все еще остаются дискуссионными. Изучением соляно-купольных дислокаций занимались крупные тектонисты: Г.Е.-А. Айзейнштадт, A.А. Богданов, М.И. Варенцов, Р.Г. Гарецкий, В.С. Журавлев, Ю.А. Косыгин, В.Д. Наливкин, Н.В. Неволин, B.Е. Хаин, А.Л. Яншин и др.
Наличие пространственной связи кунгурских структур с подсолевыми линейными антиклиналями Бельской впадины отмечено давно. Например, выявлены закономерности в пространственном размещении Кинзебулатовского и Шиханско-Волостновского артинских и Воскресенского кунгурского валов [4]. Как установлено теперь бурением на ряде площадей, эти закономерности обусловлены тем, что линейные антиклинали подсолевого ложа и кунгурские валы приурочены к разным (висячему и лежачему) крыльям единого надвига.
Кровля сульфатно-галогенной фации кунгура в пределах южной половины Бельской впадины образует ряд линейно вытянутых в субмеридиональном направлении валов, обнажающихся на поверхности в виде узких, иногда прерывистых полос, отражающих срез соляных поднятий. С запада на восток известны валы: Мелеузовский, Смаковский, Воскресенский, Александровский и Иртюбякский (рис. 1). Структура поверхности кунгурских отложений резко несогласна по отношению к нижележащим толщам. Соляным поднятиям, например, в одних местах соответствуют вогнутые складки, в других - выпуклые. Это несоответствие структур вызвано соляной тектоникой, создавшей в пластичных толщах солей диапировые поднятия различных форм и размера, среди которых "... можно различать все переходы от горизонтально лежащей серии пластов вплоть до грабеновидных с вертикальными и даже веерообразно- запрокинутыми крыльями” (Богданов А.А., 1947).
В долине широтного течения р. Нугуш Александровский и Воскресенский кунгурские валы разбурены широтным профилем скважин (рис. 2). Александровский вал высотой 1560 м имеет падение крыльев под углами 40-50°. Скважинами 7, 8, 9 и 11 обнаружено, что восточным крылом поднятия служит надвиг, наклоненный сверху под углом 45°, а на глубине 1700-2000 м выполаживающийся до 7-10°. Скважиной 7 он вскрыт на глубине 1023 м, где под терригенными отложениями артинского яруса повторились кунгурские образования. Скважинами 9 и 8, расположенными восточнее, этот надвиг вскрыт на глубинах 1740 и 1974 м соответственно (под слоями среднего девона были обнаружены артинские отложения). Во фронтальной части надвига, названного Саратовским, в докунгурских отложениях выделена линейная Александровско-Басурмановская антиклиналь: падение пород на ее западном крыле составляет 2°, на восточном - 5-12°.
Такое же строение обнаруживается и в районе Воскресенского кунгурского вала, который прослеживается перед фронтом следующего к западу Шиханско-Волостновского надвига (см. рис. 2). Его ширина здесь 2-5 км, крутизна склонов составляет 30-45°, высота - 1600 м. Параллельно восточному крылу вала, вдоль фронта Шиханско-Волостновского надвига, докунгурские породы смяты в Арслановскую линейную антиклинальную складку. Шиханско-Волостновский надвиг, создавший кунгурскую и докунгурскую структуры, погружается на восток под углами 40-45°, выполаживаясь на глубине 2300-2500 м до 10° (скв. 45 и 46).
В 17 км южнее в обоих кунгурских валах (см. рис. 2, б) обнаружена та же зависимость пространственного размещения соляных и подсолевых дислокаций. Скважина 5 прошла через сводовую часть Александровского вала и вскрыла максимальную мощность осадков кунгура - 1900 м. Восточнее скв. 33и 34 вскрыли Саратовский надвиг, наклоненный на восток под углами 45-10°. К его фронтальной части в подсолевом ложе приурочена Северо-Подгорновская антиклиналь. Аналогичное строение на этой широте обнаруживает и Воскресенский вал. Надвиг, являющийся его восточным крылом, установлен здесь несколькими разведочными скважинами. Висячее крыло надвига осложнено Волостновской антиклинальной складкой.
Итак, мы видим, что в пределах Бельской впадины Предуральского прогиба отчетливо устанавливается тесная пространственная и генетическая связь соляных валов и линейных антиклиналей в подсолевом ложе с надвиговыми дислокациями, которые обусловливают формирование и развитие как докунгурского, так и послеартинского структурных планов.
Механизм образования соляных поднятий представляется следующим. Тектоническая пластина, надвигавшаяся с востока под действием горизонтального давления, встречая на пути пластичные породы соленосной формации, срывала их с основания, сминала и нагромождала перед фронтом надвига. В дальнейшем поднятие могло расти за счет гравитационного выжимания солей из соседних зон, приобретая форму диапиров или “ядер протыкания” (рис. 3). Этому способствовали интенсивная трещиноватость и дробление жестких пород в надвиговых зонах, хорошо проницаемых для нагнетания галогенных толщ. Соли при этом собирались в микроскладки, приобретая плойчатость, захватывая обломки подстилающих и боковых пород. Так в них попали аргиллиты, алевролиты, песчаники и известняки артинского, сакмарского, ассельского и уфимского ярусов, ангидриты, доломиты и глины кунгура. Подобные дислокации в большом количестве встречены в керне.
Таким происхождением диапиров можно объяснить отмечаемую многими исследователями интенсивную нарушенность и гофрировку пород в верхних частях кунгурских поднятий и ослабление дислоцированности с глубиной. Например, пачка слоистых плитчатых ангидритов, выделяемая в основании галогенной формации, почти повсеместно за пределами нарушений лежит согласно с нижележащими артинскими породами. Ненарушенными оказываются лишь пласты соли, удаленные от надвигов. Всего в 2,5 км западнее Александровского вала скв. 20 вскрыла пачку гидрокарбонатно-сульфатных пород кунгура мощностью 125 м, в составе которой встречены два 5-м слоя каменной соли. Находясь под мощными (> 2 км) молассами верхней перми, они тем не менее совсем не деформированы, а залегают горизонтально.
Рассмотренные особенности соляной тектоники являются характерными не только для южной части Предуральского прогиба. Аналогичные структурные соотношения устанавливаются в Соликамской впадине. Здесь в кунгурском ярусе выявлено большое число структур, имеющих форму вытянутых валов, прослеживающихся в меридиональном направлении на 150 км и более. Одним из значительных среди них является Камско-Вишерский вал, прослеживаемый на юг от северной границы впадины почти на 200 км. Ширина его колеблется от 6 км (на юге) до 15 км (на севере). Западное крыло вала более крутое (3-6°), чем восточное (до 1°). Амплитуда поднятия - 100 м. Березниковский вал протягивается от р. Вишера до р. Яйва параллельно Камско-Вишерскому на 140 км, имея ширину 6-12 км. Наиболее приподнят он в районе Соликамска и Березников, где только толщина солей достигает 500 м.
Западное крыло вала наклонено под углами 7-9°, восточное - 1-2°. Харюшинский вал вытянут в том же меридиональном направлении на 80 км. Ширина его - 6-9 км, высота - около 60 км. Игумский вал прослеживается восточнее Харюшинского и параллельно ему на 145 км при ширине 5-12 км и высоте 200 м. Углы наклона западного крыла достигают 9°, восточного - 2°.
Несмотря на сравнительно простое в целом строение описанных валов, внутри них наблюдается интенсивная дислоцированность. По данным В.А. Вахрамеевой, детально изучившей здесь ряд соляных поднятий, пласты соли собраны в мелкие (высотой до 15 м) асимметричного профиля складки, вытянутые преимущественно в меридиональном направлении. Часто такие складки запрокинуты на запад и надвинуты на 50-150 м в западном направлении.
Наличие столь сложной деформированности соляной толщи, а также отсутствие продолжения кунгурских антиклинальных структур в подстилающих докунгурских отложениях (слои артинских пород под валами имеют чаще моноклинальное залегание, а порой образуют понижения) указывают на проявление здесь соляной тектоники. По аналогии с кунгурскими валами Бельской впадины следует признать, что возникновение и формирование валов Соликамской впадины связано с региональными надвигами, фронтальные части которых трассируются вдоль восточных крыльев соляных поднятий. Как и на юге Предуральского прогиба, последние приурочены к лежачим крыльям надвигов, висячие же их крылья осложнены фронтальными антиклинальными складками.
Тесная взаимосвязь соляных дислокаций и региональных тектонических структур устанавливается во многих областях земного шара. Линейные соляные диапиры, приуроченные к надвигам, выявлены в Афгано-Таджикской впадине [2] и Предпиренейских прогибах. Линейная ориентированность соляных поднятий, совпадающая с таким же расположением основных соляных структур, отмечается в Припятской, Днепровско-Донецкой, Аму-Дарьинской, Ангаро-Ленской и Северо- Германской впадинах, Месопотамском прогибе, Восточных и Южных Карпатах и др. Связь соляных структур с разломами в подсолевом ложе доказана для Прикаспийской впадины (Демидов В.А., 1974).
К.Х. Бакиров и др. в работе [3] на большом фактическом материале (данные бурения и сейсморазведки) показали роль тектоники в формировании диапировых поднятий Прикаспийской впадины [1]. Для примера рассмотрим разрез Каратюбинского соляного поднятия (рис. 4) из работы [3]. На разрезе показана зона тектонитов, выполненная обломками карбонатных, терригенных и хемогенных пород, сцементированных таким же, но более раздробленным материалом. В.Н. Мазур и Г.И. Селиванов (ПГО “Актюбинскнефтегазгеология”) достаточно уверенно выделили эту зону на временном разрезе 14-76А, назвав ее зоной “глыбовых брекчий”. Блоки горных пород в ней характеризуются значительной нарушенностью залегания пластов (присутствие мелкой складчатости, многочисленных трещин-разрывов и пр.). Как видим (см. рис. 4), по надвигу произошло смещение верхнепалеозойских (пермских и каменноугольных) пород, оказавшихся смятыми в принадвиговую антиклинальную (Саламбальскую) складку. Таким образом, были подтверждены наличие диапиров в тылу надвиговой поверхности и образование антиклинальных ловушек УВ во фронте надвига.
Однако не все геологи разделяют эту точку зрения. Так, С.Б. Файницкий [5] на примере структурных форм, образованных в подсолевых отложениях Прикаспия, утверждает, что структурные поверхности под солями имеют собственный механизм образования, подчиняющийся только палеогеографическим обстановкам.
Выявленные нами закономерности образования и размещения галогенных диапиров и разрывных дислокаций опровергают это. К тому же они имеют важное значение при поисках нефти и газа. Соляные валы в краевых прогибах обычно фиксируют положение фронтальных частей региональных надвигов, в пределах которых формируются линейные нефтегазоносные структуры подсолевого ложа. Антиклинальные ловушки УВ в подсолевых отложениях закономерно располагаются вдоль внутренних (по отношению к орогенной области) крыльев галогенных поднятий, где и рекомендуется вести их поиски.
Литература
1. Бакиров К.Х. Надвиговые структуры восточного борта Прикаспийской впадины // ДАН СССР. - 1983. - Т. 271, № 4. - С. 928-932.
2. Белеловский М.Л., Седлецкий В.И., Коробка В.С. О соляной тектонике мегантиклинали Юго-Западного Гиссара и Афгано-Таджикской впадины // Геотектоника. - 1971. - № 2.
3. Вертикальная миграция углеводородов и прогноз крупных перспектив промышленной нефтегазоносности пермотриасового комплекса отложений Прикаспийской впадины / К.Х. Бакиров, С.К. Курманов, М.А. Чимбулатов и др. - Алма-Ата - Актюбинск, 1992.
4. Новые данные о строении и перспективах нефтегазоносности Предуральского прогиба / Р.С. Билалов, И.А. Тагиров, М.А. Камалетдинов, А.Ш. Кудашев // Геология нефти и газа. - 1968. - № 4.
5. Файницкий С.Б. Некоторые примеры структурно-литологических осложнений строения подсолевого комплекса Прикаспийской впадины по данным сейсморазведки // Геология нефти и газа. - 2001. - № 5. - С. 25-30.
© Ю.В. Казанцев, Т.Т. Казанцева, 2003
A mechanism of forming the salt structures over the territory on the south of Ural foredeep is considered. A role of thrust dislocations in this process and at the same time in the anticlinal trap’s formation is estimated.
Рис. 1. СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ГАЛОГЕННЫХ СТРУКТУР КУНГУРА БЕЛЬСКОЙ ВПАДИНЫ ПРЕАУРАЛЬСКОГО ПРОГИБА
1 западная граница впадины; 2 область отсутствия отложений кунгура; 3 соляные поднятия; 4 оси кунгурских валов; 5 линии геологических разрезов
Рис. 2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ ВОСКРЕСЕНСКОГО И АЛЕКСАНДРОВСКОГО КУНГУРСКИХ ВАЛОВ В ПЕРЕСЕЧЕНИЯХ ПО ЛИНИЯМ 1-1 (А) И II-II (Б) (положение профилей см. на рис. 1)
I песчаники, алевролиты, аргиллиты верхней перми; 2 гипсы, ангидриты кунгурского яруса; 3 соли; 4 загипсованные песчаники, алевролиты, аргиллиты; 5 песчаники, алевролиты, аргиллиты ассельского, сакмарского и артинского ярусов; 6 известняки, мергели, apгиллиты верхнего карбона; 7 известняки и доломиты среднего карбона; 8 известняки, доломиты с прослоями аргиллитов нижнего карбона; 9 известняки верхнего девона; 10 известняки, песчаники и аргиллиты среднего девона; 11 мергели, доломиты, песчаники силура; 12 песчаники, алевролиты, аргиллиты ашинской серии венда; 13 залежь нефти; 14 стратиграфические границы; 15 линии надвигов (ШВ Шиханско-Волостновского, Кз Кинзебулатовского, С Саратовского); соляные валы: I Воскресенский, II Александровский
Рис. 3. ПРЕДПОЛАГАЕМЫЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ СОЛЯНЫХ СТРУКТУР
А накопление осадков и бассейне; Б зарождение диапировых структур в условиях тангенциального сжатия; В последующее формирование диапировых структур с участием гpaвитационных сил; 1 песчаники; 2 гипсы и ангидриты; 3 соли; 4 известняки; 5 разрывы; 6 направление тангенциального давления; 7 направление действия гравитационных сил
Рис. 4. ВРЕМЕННОЙ РАЗРЕЗ 14-76А СОЛЯНОГО КУПОЛА КАРАТЮБЕ И АМАМБАЛЬСКОЙ АНТИКЛИНАЛИ В ПРИКАСПИИ [3]
1-сейсмические отражающие площадки (П1 сопоставляемые с кровлей артинского яруса Р1); 2 - надвиг; 3 зона тектонических (глыбовых) брекчий; 4 соли; 5 скв. Г-II