close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

читать здесь - Любимый Край;pdf

код для вставкиСкачать
КРАЕВЫЕ ПРОГИБЫ – КЛАССИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
И ЕЕ ВОЗМОЖНАЯ РЕВИЗИЯ
Н.А. Крылов (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)
В настоящее время в мире известно более 50 типичных краевых прогибов и еще ряд структур,
относимых к ним условно.
Понятие о краевых (Н.С. Шатский, А.А. Богданов, М.В. Муратов, Ю.М. Пущаровский,
А.Л. Яншин и др.) или передовых (В.В. Белоусов и др.) прогибах как о пограничных структурах
между платформами и складчатыми геосинклинальными областями возникло и в первоначальном виде сформировалось на базе фиксистских представлений в тектонике в конце первой половины ХХ в. [1]. Учение о краевых прогибах развивается активно уже около 60 лет. За это время
был накоплен обширный геолого-геофизический материал, подтверждающий и детализирующий
представления середины прошлого века. Однако накопились данные и для частичного пересмотра классической модели.
Изменения в трактовке краевых прогибов связаны как с накоплением последних данных, так и
с появлением новых, прежде всего мобилистских концепций в тектонике.
Напомним сначала классические положения о возникновении, развитии и строении этих прогибов. На рис. 1 представлена классическая модель строения краевого прогиба (КП).
Рис. 1. Модель строения краевого прогиба (классическая)
КП – структура орогенного этапа. Что именно, какую геологическую структуру (геологическое
тело) следует именовать КП? Только собственно орогенную впадину, выполненную, как условно показано на рисунке, нижней и верхней молассами или всю толщу осадочных образований, включая
плитный комплекс, подстилающий орогенные формации? Ответ должен быть двояким. Если речь
идет об истории геологического развития, то КП следует трактовать именно как орогенную впадину,
выполненную молассами и другими формациями, образовавшимися в эпоху орогенеза. Если имеется в виду современный структурный план, то в КП традиционно включают и подстилающие доорогенные, собственно платформенные, формации.
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 2010 Г.
261
Основные классические представления о развитии и строении КП включают следующие тезисы.
1. Заложение КП в зоне сочленения геосинклинальной складчатой области с плитой платформы
как компенсационной впадины перед воздымающейся складчатой областью. Ю.М. Пущаровский
назвал КП резонансно-тектоническими структурами [2].
2. Обычно возникновение КП в зоне стыка перикратонных опусканий платформы и геосинклинали и отсутствие КП на контактах складчатых зон и щитов платформ [1].
В этом случае складчатая область и платформа контактируют по разлому – краевому шву. Этот постулат возник на базе изучения норвежских каледонид и Балтийского щита. Он был назван В.Е. Хаиным правилом Н.С. Шатского. А.А. Богданов считал, что краевой шов обязателен и в случае формирования краевого прогиба, но тогда он оказывается погребенным, как это показано на рис. 1 [3].
3. Развитие большей части площади прогиба на платформенном основании и меньшей – на краю
складчатой области.
4. В пределах КП выделяется платформенный доорогенный (плитный), орогенный (собственно
КП) комплексы, фундамент платформы, комплекс краевой части геосинклинальной складчатой области (см. рис. 1).
Орогенный и плитный комплексы имеют свои закономерности изменения толщины вкрест
простирания КП. На рис. 2 показаны нормальный (обычный) тип изменения толщин и аномальный с обозначением конкретных КП и стратиграфических комплексов, где такой аномальный тип зафиксирован. Орогенный комплекс КП формируется в несколько стадий, в том числе за счет ранней стадии некомпенсированного прогибания и двух (обычно) стадий накопления моласс, образованных, как считалось, продуктами сноса с воздымающейся складчатой области. Имеет место миграция во времени зон максимального погружения в сторону платформы. Начальная стадия (некомпенсированного прогибания) фиксируется лишь в некоторых КП.
Верхняя и нижняя молассы иногда не разделяются. В случае их разделения нижняя моласса
обычно участвует в складчатых дислокациях на геосинклинальном борту КП, при этом верхняя
моласса имеет нескладчатый характер.
Наиболее типичные черты морфоструктуры КП: асимметрия в поперечном сечении, развитие
надвигов на геосинклинальном борту, расчленение КП по простиранию на отдельные впадины.
КП морфологически разнообразны. Возможно выделение нескольких структурных моделей, которые будут рассмотрены далее.
Классификация КП возможна по нескольким основаниям, в том числе: по возрасту складчатости
геосинклинали, фундамента платформы, формационному составу орогенного комплекса КП, структурной модели, включая роль и масштаб надвигов комплексов складчатой области на КП. Первая
классификация КП была предложена Ю.М. Пущаровским [4]. По возрасту складчатости геосинклинальной области выделяются альпийские, мезозойские, герцинские КП. В зачаточной форме обнаруживаются байкальские. Каледонских КП не установлено.
Большинство КП нефтегазоносно. Залежи содержатся как в доорогенном, так и в орогенном
комплексе. Наиболее богаты ресурсами нефти альпийские КП. Герцинские и мезозойские – чаще
газоносны.
По характеру общей структурной модели в поперечном сечении было предложено выделять три
основных типа КП [5]. Кратко рассмотрим их.
Карпатская модель (рис. 3, а). Кроме самого Предкарпатского к ней следует отнести Предальпийский, Предгималайский, Северо-Кубинский КП и др. Характерной чертой этого типа является большой масштаб надвигания складчатых образований на комплексы КП и доорогенные платформенные
комплексы. Амплитуда горизонтального перемещения достигает 90 км. Показательно наличие многочисленных надвинутых пластин складчатого комплекса, развитие в нем лежачих складок, «подныривание» плитного комплекса и орогенных отложений КП под складчатый комплекс [6].
Уральская модель (рис. 3, б). К этому типу относятся Предуральский, Предаппалачский, Предпиренейский, Индоло-Кубанский, Предандийский КП. Характерно умеренное надвигание складчатых комплексов на прогиб, обычно с горизонтальной амплитудой в первые километры, редко до
10–20 км. В складчатости внутреннего борта КП участвуют нижние молассы и более древние платформенные комплексы. Типичное «подныривание» платформенных образований под внутренний
борт отсутствует.
262
ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.
Рис. 2. Модели изменения толщи разных комплексов КП
Месопотамская модель (рис. 3, в). По этой модели построены также Терско-Каспийский, Предкапский КП. Надвигание складчатых комплексов на КП имеет незначительный характер. Для КП
этого структурного типа характерна минимальная асимметрия в поперечном разрезе и четкое выделение внутреннего борта, осевой зоны и платформенного борта.
Изложенная типизация КП показывает фиксистские представления в форме учения о геосинклиналях и платформах, однако в отдельных случаях отражает значительные горизонтальные перемещения. Важной стороной типизации является отражение принципиально разного масштаба надвиганий складчатых сооружений на КП.
КП в узкой трактовке (как синорогенные депрессии) выполнены весьма разнообразными формациями. Это: молассы – грубые и тонкие, сероцветные и пестроцветные, морские и континентальные; угленосные формации, в том числе угленосные молассы; тонкообломочные формации – шлир
и глинистые; карбонатные формации разного типа, включая различные биогермные; эвапоритовые
формации, а также более редкие – оползневые и терригенно-эффузивные.
В формировании вертикальных формационных рядов КП И.К. Королюк определяющую роль отводила формационному типу миогеосинклиналей (МГС), при замыкании которой развивается КП,
выделяя карбонатные, флишевые и терригенные геосинклинали [5]. В таблице приведены схемы
строения трех условных типов формационных рядов КП:
• первый тип («карбонатные» МГС) охватывает формационные ряды Предуральского,
Месопотамского и некоторых других КП;
• второй тип («флишевые» МГС) – Предальпийского, Индоло-Кубанского, Предпиренейского
и других КП;
• третий тип («терригенные» МГС) – Предкопетдагского, Предаппалачского, Предандийского,
Предверхоянского КП.
В связи с рассмотрением формационных рядов КП следует сделать принципиальное замечание.
Не все терригенные формации КП орогенного этапа могут быть отнесены к типичным молассам,
т.е. к формациям, образованным за счет сноса с горно-складчатого сооружения. Так, среднемиоценовая морская песчано-глинистая формация Терско-Каспийского КП, занимающая в формационном
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 2010 Г.
263
Рис. 3. Принципиальные схемы структурных моделей краевых прогибов:
а – Карпатская, б – Уральская, в – Месопотамская [5]
ряду и структурном профиле прогиба место нижней тонкой молассы, образовалась за счет сноса с
севера, с Восточно-Европейской платформы, а не с Большого Кавказа, который до конца сарматского века не проявился в виде горно-складчатого сооружения.
То же замечание следует отнести и к меловым песчано-глинистым субугленосным формациям
Предверхоянского КП: снос материала шел с Сибирской платформы, а Верхоянского хребта до конца мела как такового не существовало, но уже активно шло формирование Предверхоянского прогиба.
264
ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.
Схемы строения трех условных типов формационных рядов КП
Таковы основные положения классической модели возникновения, развития и строения КП.
Частично нами были затронуты факты, существенно дополняющие эту модель. Рассмотрим отдельно вопросы, по которым возможна ревизия классических представлений о КП.
Универсально ли правило Н.С. Шатского о том, что КП формируются на стыке геосинклинали и погруженного края платформы? Можно ли считать обязательным возникновение КП только
на контакте платформы с настоящей геосинклинальной областью? Являются ли КП действительно компенсационными впадинами перед воздымающимися передовыми антиклинориями (являясь,
таким образом, резонансными структурами)? Обязательно ли синхронное формирование передового антиклинория и КП? Есть ли основания для представлений об ином механизме образования КП?
Заложение внутренней части КП происходит на краю складчатой области или КП целиком располагается на платформе?
В первую очередь рассмотрим Предгималайский КП [7, 5, 8 и др.], сформированный на контакте Индостанского щита и Гималаев (рис. 4). Прогиб выполнен относительно однообразной толщей моласс. Клин этих образований и кристаллические породы щита с маломощными нашлепками пермотриаса и палеогена поддвинуты под складчатые и метаморфизованные массы Низких
Гималаев. Контакт толщ КП и Гималаев проходит по Главному пограничному надвигу. Структурно
Предгималайский КП может быть отнесен к Карпатскому типу.
Сами Гималаи традиционно относят к альпийским геосинклинальным складчатым сооружениям. Однако признаки геосинклинального развития в мезозое и кайнозое имеют лишь отдельные
небольшие прогибы. Вместе с тем здесь среди древних толщ обнаруживаются и первично платформенные, но смятые и метаморфизованные образования. Видимое единство Гималаев связано с неогеновой коллизией, столкновением Индостанской и Азиатской литосферных плит со смятием и метаморфизмом разновозрастных толщ.
Таким образом, в случае Предгималайского КП нарушаются три основных правила:
• прогиб формируется не на границе платформы и геосинклинали;
• прогиб формируется не на опущенном краю платформы, а на щите;
• образование прогиба нельзя рассматривать как резонанс на воздымание передового альпийского антиклинория. Горообразование скорее всего является трансформацией горизонтального давления.
Принимая во внимание изложенное, следует или исключить Предгималайский прогиб из числа КП (что и делают некоторые тектонисты) или изменить, расширить представления о возникно-
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 2010 Г.
265
Рис. 4. Принципиальный геологический профиль через Предгималайский КП
вении и строении этой категории структур. Автор склоняется к последнему решению. Тем более
что с Предгималайским прогибом во многих чертах сходны Предальпийский, Северо-Кубинский
и другие КП.
Вследствие отнесения Предгималайского прогиба к КП допускаются иные механизмы формирования этих структур, кроме резонансного погружения коры перед воздымающимся передовым антиклинорием или складчатой областью в целом.
Рассматривая формационные ряды КП, было отмечено, что некоторые конкретные терригенные формации образовались за счет сноса с платформы, а горного сооружения в момент развития
КП еще не существовало. В связи с этим вспомним, что в самом начале развития некоторых КП
(Предуральского, Месопатамского) существовала фаза некомпенсированного прогибания: прогиб
уже зародился, а сноса со складчатой области не было. Оказывается, что формирование КП и воздымание горно-складчатого сооружения не было вполне синхронным. Формирование прогиба опережало собственно горообразование в некоторых довольно многочисленных случаях.
Рассмотрим в качестве еще одного конкретного примера Предандийский КП, точнее центральную
часть этой огромной субмеридиональной структуры [5, 9, 10] – Центрально-Предандийскую впадину.
Центрально-Предандийская впадина расположена между альпийскими горно-складчатыми сооружениями Анд (хребты Пуна и Сьерра-Пампа) на западе и погруженным склоном Бразильского щита.
Она простирается в меридиональном направлении на расстоянии 700 км при ширине 250 км и имеет асимметричное строение с крутым складчатым (внутренним) и пологим платформенным (внешним) бортами (рис. 5). Предполагается, что внутренний борт расположен на геосинклинальном основании (Субандийском поясе). Однако, по мнению автора, последний тезис необоснован. Мощности
мезозойских отложений в Субандийском поясе близки к таковым на платформенном борту КП и медленно возрастают в западном направлении. Видимо, можно считать Субандийский пояс внутренним
бортом Предандийского КП, образованным на платформенном основании, но подвергшимся умеренной складчатости. Внутренний борт впадины отделяется от собственно Восточных Анд крупным региональным разломом, хорошо выраженным в рельефе.
Кайнозойские отложения, представленные континентальными образованиями палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем, ложатся на различные горизонты верхнего триаса или верхнего
мела. В их составе преобладают песчанистые породы с прослоями глин и песчанистых известняков.
Общая мощность кайнозойских отложений достигает 5000 м, из них около 4000 м приходится на
свиту Чако миоцен-плиоценового возраста, которая имеет максимальное развитие на платформенном борту Центрально-Предандийской впадины.
266
ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.
Рис. 5. Схематический геологический профиль через Предандийский КП (центральная часть)
Тектонические движения, известные под названием перуанской складчатости и интенсивно проявившиеся в области Западных Кордильер, привели к незначительному угловому несогласию между меловыми и третичными отложениями в пределах КП. Предандийский КП формировался синхронно с воздыманием горно-складчатого сооружения Анд, несколько отставая в своем развитии от
складчатости в Западных Андах. Заполнение КП кайнозойскими отложениями шло за счет сноса с
Восточных Анд. Ось прогиба мигрировала в сторону платформы. Все это говорит о соответствии
формирования Предандийского КП (или, по крайней мере, его Центрально-Предандийской впадины) классической модели. Вместе с тем есть основания предполагать, что внутренний борт КП располагается на погруженном склоне платформы.
Кайнозойский этап развития был главным в формировании Центрально-Предандийской впадины. В это время интенсивность прогибания впадины была самой значительной, что обусловило накопление мощной толщи (более 5000 м) пестроцветных и красноцветных осадков типа молассы.
Кайнозойские тектонические (инкские) движения, наиболее резко проявившиеся в олигоцене,
в основном оформили наблюдаемый ныне структурный план впадины. С этими движениями связывают образование складок внутреннего борта впадины и несогласие между палеогеном и неогеном.
Вслед за складчатыми движениями произошло общее воздымание территории, приведшее к образованию гипсометрически приподнятых антиклинальных зон внутреннего борта впадины, достигающих отметок 3500 м над уровнем моря.
Размещение всего Предандийского КП на погруженном краю платформы (если принимается концепция автора о первично платформенной природе Субандийского пояса) роднит Предандийский
и Предуральский прогибы, поскольку доорогенные дислоцированные верхнепалеозойские толщи
Западного склона Урала носят платформенный характер.
По структурной модели Предандийский КП должен быть отнесен, скорее всего, к Уральскому
типу или даже к Месопотамскому в связи с отсутствием крупных надвиганий на КП складчатой системы Анд.
Очень краткое рассмотрение КП на предмет соответствия их возникновения, механизма и истории формирования классической модели, сформулированной выдающимися советскими тектонистами в середине прошлого века, позволяет констатировать большое разнообразие в развитии и
строении КП. Это обстоятельство не позволяет выдвинуть единую модель строения и развития КП,
пусть и обновленную в свете новых фактических данных и новых геодинамических концепций.
Прежде всего не выдерживает критики представление о едином геодинамическом механизме
формирования этих пограничных структур. Предгималайский КП образовался в условиях горизонтальных перемещений и вторичности вертикального прогибания. Даже если исключить этот прогиб
267
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 2010 Г.
из числа краевых, примат горизонтального сжатия приходится констатировать практически для всех
КП Карпатского типа. Явление надвигания горно-складчатых сооружений на прогибы обязательно
для всех структурных типов КП, однако масштабы и роль надвигов различны, это следует из приведенной типизации структурных моделей КП. Для прогибов Месопотамского типа нельзя не признать важной, а скорее всего, главенствующей роли вертикальных движений при несомненном наличии бокового сжатия.
Единство КП как пограничных депрессий между горно-складчатыми сооружениями и платформами остается по определению, но конкретный геологический и, несомненно, глубинный механизм
их образования и развития индивидуален для каждого КП.
Исключение из правила Н.С. Шатского о формировании КП у погруженных краев платформы
(Предгималайский прогиб) связано, возможно, с разными механизмами образования КП.
Классическая модель формирования КП подразумевала генетическую и временную связи образования прогиба и воздымания горно-складчатого сооружения. Однако и в вопросе временного
единства горообразования и образования КП нет однообразия. Целый ряд КП начал формироваться
до возникновения горно-складчатого сооружения, например Загрос и Месопотамский КП, Верхоянский антиклинорий и Предверхоянский КП, Большой Кавказ и Терско-Каспийский КП. Отметим и
случаи синхронного воздымания горно-складчатой системы и формирования КП: Предандийский,
Предаппалачский и другие прогибы. Складчатость во внутренних зонах геосинклинальной системы
может начаться раньше сводового воздымания гор и оказаться совмещенной во времени с началом
формирования КП (Предуральский прогиб), однако и такая синхронизация не подтверждается для
многих других конкретных структур.
По классической модели КП закладывается как на платформенном основании (более широкий
платформенный борт), так частично и на краю складчатой области (более узкий внутренний борт).
Однако это не является общим правилом, более того – внутренний борт, видимо, лишь в единичных
случаях (например, Индоло-Кубанский прогиб) подстилается геосинклинальными формациями.
Чаще КП целиком закладывается на краю платформы, и орогенные формации прогиба подстилаются платформенными формациями. Это вовсе не означает, что внутренний борт не подвержен складчатости. Просто смятию подвергаются формации платформенного типа, и складчатый внутренний
борт не является в полном смысле геосинклинальным. Примерами могут служить Предуральский,
Предандийский и другие КП. Краевой шов, разграничивший платформу и подвижную область, следует искать в этих случаях за пределами КП. Представления об образовании КП в большинстве случаев целиком на краю платформы справедливы для двух отмеченных ранее структурных типов пограничных прогибов – Уральского и Месопотамского. Постановка вопроса о позиции КП в случае
Карпатской модели с многокилометровым надвиганием складчатых, в том числе и геосинклинальных, формаций внутреннего борта на платформенный в определенной мере теряет смысл.
Таковы основные возможные направления ревизии классических представлений о возникновении и тектонике КП. Главным является констатация различных геодинамических механизмов формирования этих структур. При этом признание правомерности толкования некоторых КП с позиций
мобилизма, по мнению автора, не дает оснований для полного отказа от объяснения генезиса многих других структур этого класса с позиций теории геосинклиналей.
Список литературы
1. Шатский Н.С. О структурных связях платформы со складчатыми геосинклинальными областями (1948) / Н.С. Шатский // Избр. тр. – Т. 2. – М.: Наука, 1964. – С. 475–494.
2. Пущаровский Ю.М. Резонансно-тектонические структуры / Ю.М. Пущаровский // Геотектоника. – 1969. – № 1. – С. 3–12.
3. Богданов А.А. Некоторые замечания о краевых прогибах / А.А. Богданов // Вести МГУ. –
1955. – № 8. – С. 3–18. – (Геология).
4. Пущаровский Ю.М. Краевые прогибы, их тектоническое строение и развитие / Ю.М. Пущаровский // Тр. ГИН АН СССР. – Вып. 28. – М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 153 с.
5. Королюк И.К. Структурные и формационные особенности краевых прогибов и их нефтегазоносность / И.К. Королюк, Н.А. Крылов, Н.Т. Куренков. – М.: Наука, 1983. – 208 с.
268
ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.
6. Геологическое строение и горючие ископаемые Украинских Карпат / под ред. В.П. Глушко,
С.С. Круглова // Тр. УкрНИГРИ. – Киев, 1971. – Вып. 25. – 389 с.
7. Ганссер А. Тектоническая и геологическая история Гималаев / А. Ганссер // Советская геология. – 1965. – № 10. – С. 78–79.
8. Резвой Д.П. Тектоника Гималаев (развитие представлений и современное состояние проблемы) / Д.П. Резвой // В кн.: Складчатые области Евразии. – М.: Наука, 1964. – С. 348–365.
9. Хаин В.Е. Региональная геотектоника Северной и Южной Америки, Антарктиды и Африки /
В.Е. Хаин. – М.: Недра, 1971. – 547 с.
10. Альварадо Хорхе Р. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности центральной
части Предандийского прогиба: автореф. дис. / Р. Хорхе Альварадо. – М.: УДН, 1975. – 30 с.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа