CC BY
23
УДК 551.462.54
ГРАБЕНООБРАЗНЫЕ СТРУКТУРЫ КАК СЛЕДСТВИЕ ПЛЮМОВОЙ ЦИКЛИЧНОСТИ
© 2015 г. А. А. Александров, В. Н. Андреев, М. В. Шурунов
ОАО "Волжское отделение Института геологии и разработки горючих ископаемых"
Прежде всего в данном случае имеются в виду девонские грабенообразные прогибы Волго-Уральской антеклизы - обширной положительной структуры Русской плиты на восточном перикратонном погружении Восточно-Европейской платформы. Что же касается цикличности, то, как известно, в позднем архее и раннем протерозое при высокотемпературном режиме происходила спайка архейских микроплит и формирование протоконтинентальной коры. При этом возник морфометрически глыбово-овоид-ный тип поднятий, «диапировая» природа которых - результат длительного воздействия высокотемпературного прогрева вулка-ногенно-осадочных комплексов пород. Так, Богданова С. В. отмечала [1]: «На ранне-протерозойском этапе архейская кора была вовлечена в процесс роста крупного сводового поднятия с характерными кольцевой метаморфической зональностью и системами кольцевых и радиальных разломов. Рост свода был конседиментационным и проходил на фоне нарастающего теплового потока, выраженного в последовательном наложении зон высокоградиентного метаморфизма на зоны умеренно градиентного типа». К подобному морфогенетическому типу можно отнести глыбовое сооружение, именуемое Средневолжским мегаблоком (рис. 1). Он, образовавшись к концу позднего протерозоя (венду) на месте «тектонического скучивания», считается остовом Волго-Уральской антеклизы (В. А. Клубов, 1973).
Несмотря на рифейскую тектоническую катастрофичность (практически одновременное образование рифтов на Русской
плите), указанный блок в качестве «крупнейшей надпорядковой структуры Русской плиты» (по Р. О. Хачатряну) стабильно сохранял (и продолжает сохранять) свое господствующее положение.
В соответствие с современной геодинамической концепцией развития Земли, как уже отмечалось, архейский период ее истории характеризовался чрезвычайно высоким температурным режимом, в условиях которого формировалась не только земная кора, но и неоднородное мантийное вещество. Возможно, именно в это время происходило спонтанное зарождение устойчивых восходящих мантийных течений - будущих плюмов. Особый интерес в таком плане представляет «тектоника мантийных плю-мов» (А. Ф. Грачёв).
На Русской плите докембрийский мантийный плюм отчетливо проявился в период рифей-вендского рифтогенеза. При этом в пределах Волго-Уральской антекли-зы образовались четыре известных одно-возрастных рифтогена: Кажимский, Осин-ско-Калтасинский, Серноводско-Абдулин-ский, Пачелмский.
Предположительно, на месте поднимающегося плюма уже лежал архейский ан-тиклинорий [1] с новообразованным над ним в раннем протерозое Средневолжским мегаблоком. В процессе роста этого симбиоза (плюма и мегаблока) и длительного теплового воздействия центральная часть мегаблока, представленная серией отрад-ненских и большечеремшанских пород, была метаморфизована в условиях гранули-товой фации. Округлость передовой голов-
Рис. 1. Схема структурного этажа Волго-Уральской антеклизы в рифейское время
1 - достоверные и прогнозируемые коровые разломы; 2 - рифейские авлакогены; 3 - Средневолжский мегаблок (по С. В. Богдановой); 4 - гранулитовое ядро мегаблока; 5 - Средневолжская геофизическая концентрически-кольцевая структура
ной части плюма определила «кольцевую метаморфическую зональность мегаблока», многочисленность и, главное, радиальный характер разломов.
В работе А. Ф. Грачёва (2000) приводится порядка 20 наиболее характерных признаков мантийных плюмов. Часть из них подтверждена в пределах Волго-Уральской
антеклизы. Прежде всего, это масштабность события и палеогеоморфометриче-ская выраженность в рельефе в виде сво-дово-глыбового сооружения с радиусом в 1000 км.
Магматические образования залегают в кристаллических породах фундамента, причем все они имеют андезитово-базальтовый состав, прорывают отложения рифея и венда. Кроме того, вулканические образования в виде лавовых покровов внутри палеозоя мощностью до 45 м отмечены в районе городов Казань и Самара.
Грабен-прогибы (рифты, авлакогены) не отличаются разнообразием своего происхождения. Они разнятся между собой только масштабом: глубиной и площадью развития, что определяет степень сложности их внутреннего строения. Во всех грабен-прогибах есть отложения раннерифейско-го возраста. Поэтому их можно отнести к одновозрастным. Современная глубина грабен-прогибов достигает 12 км и более (Р. Х. Масагутов, 2000), что сравнимо с мощностью «гранитного» слоя.
Такие объемы осадочно метаморфических пород могут погрузиться только в вязкую среду. Ею на континентах может быть формирующийся базальтовый слой, поскольку поднимающийся плюм с агрессивными флюидами имеет температуру, близкую к магматической (1300-1600° С). Скорость и амплитуда погружения зависят в основном от термодинамического равновесия системы.
Как известно, депрессионные зоны относятся к числу тектонически ослабленных разломами разных рангов. Кроме того, это -зоны разгрузки глубинных флюидов, роль которых в образовании рифтовых структур, авлакогенов, грабенообразных прогибов весьма значительна. Вот что утверждает об этом Ф. А. Летников (2000): «Именно флюидные системы выступают в роли сил, взламывающих и деструктурирующих
литосферу уже после того, как влияние тектонического импульса прекратилось». Вторжение в кристаллические и осадочные породы высоконапорных термальных химически агрессивных газообразных флюидов вызывает деструкцию, разуплотнение, петрохимические преобразования пород, придавая им вязкость, разбухание и текучесть.
В ареалах площадного рассеивания, зонах глубинных разломов, где наблюдался мощный продолжительный вынос флюидов, формировались аномальные зоны различных параметров. Следствием этого стало сползание массивов в область среды, не успевшей закристаллизоваться, а время кристаллизации базальтового расплава определяет глубину погружающихся массивов. Как известно (Е. В. Артюшков и др., 1996), образование рифтовых впадин связывали с резким размягчением литосферы при подходе к ней флюидосодержащих плюмов. Очевидно, и образование рифто-генных структур Русской плиты тесно связано с формированием базальтового слоя, постоянным пополнением его за счет плю-мов. Возможно, этим объясняется «одно-возрастность» авлакогенов.
При рассмотрении девонских грабе-нообразных прогибов нельзя не отметить, что не так давно была доказана мантийная природа девонских щелочно-ультраос-новных интрузий Кольского полуострова на площади более 100000 м2 (А. Ф. Грачёв, 2000). В восточной части Восточно-Европейской платформы в девоне образовались Припятско-Днепровско-Донская, Кольская, Тимано-Печорская и Вятская рифтовые системы (Л. И. Лобковский, В. Д. Котелкин, 2000). Мы считаем, что именно последние две системы имеют прямое отношение к созданию структурно-тектонических условий на Волго-Уральском массиве, довольно расчлененном после рифейского рифтоге-неза.
Как известно, среднедевонская эпоха характеризуется активизацией вулканической деятельности и проявлением мантийной плюмтектоники при устойчивой трансгрессии моря. По данным Е. В. Артюшкова (2000), в среднем девоне Тимано-Печор-ский бассейн испытал подъем земной коры, сопряженный с подъемом к литосфере мантийного плюма. В южных же районах Вол-го-Уральской антеклизы практически полностью отсутствуют на достаточно обширной территории отложения нижнего девона.
Особого внимания для подтверждения решающей роли базальтовых пород при формировании грабен-прогибов различной модификации заслуживает установленное в осевой части Горбуновского грабенообраз-ного прогиба (скв.1) пластовое тело эффу-зивов (пироксен-андезитовых порфиритов) толщиной 18 м, залегающих в основании кыновского горизонта (В. А. Поляков, М. В. Шурунов, 1985).
Проявление мантийного девонского диа-пира привело к активизации архейских и раннепротерозойских систем разломов и диссипации глубинной энергии флюидными потоками двух зон неоднородностей: в земной коре и верхней мантии [3]. Одна из них - Жигулёвско-Ладожская - широтная, другая - Азово-Камская - долготного простирания. Основными интересующими нас особенностями этих структур являются: протяженность 2000 км; ширина 100150 км; глубина 100-150 км. Обе структуры депрессионного типа пересекаются в районе Жигулёвской дислокации. Возраст их идентичен разломам, условия дренирования астеносферы весьма благоприятные. Судя по частоте слабых землетрясений, более активна Азово-Камская зона.
Территория развития грабенообразных прогибов морфометрически приурочена к отрицательным палеорельефам поверхностей, наследуемым от докембрийской (Азо-во-Камская) до среднедевонской (Волго-
Сокская впадина) доманиковой депрессии палеоген-неогенового периода и современного рельефа, трассируемого бассейнами рек Волга, Кама, Белая.
В частности, на рисунке 2 помещена модель (В. П. Колесников, 1940) распространения акчагыльских отложений на территории Самарской области, Татарстана, Башкортостана, Оренбургской области.
Предлагается следующая схема образования грабенообразных прогибов:
- Подходящий к литосфере суперплюм распадается на ряд дочерних ячеек, расплавы которых, выходя на поверхность, образуют рифтовые зоны.
- Длительное мощное тепловое воздействие охватывает всю приповерхностную толщу бывшего гранитного слоя и осадочного чехла в узких зонах неоднородностей земной коры и верхней мантии.
- Дислоцированная толща пород с высокой плотностью разломов размягчается настолько, что начинает прогибаться, инициируя растяжение, в результате чего возникают разрывы, соосные формирующемуся прогибу. В образовавшиеся трещины с новой силой устремляются пульсирующие потоки флюидов, наращивая свою разрушительную роль. Локальные участки, порожденные таким воздействием, под собственным весом начинают сползать в вязкую базальтовую массу.
Для образования девонских грабе-нообразных прогибов, также определяющими факторами являются наличие разломов и явление мантийного плюма, несущего потоки горячих агрессивных флюидов. В совокупности взаимосвязь этих факторов порождает образовние приразломных плюм-тектонических структурных форм-прогибов, включая подводные долины. Интенсивный прогрев мелководья ведет к зарождению и формированию коралловых рифов. Как известно, они характерны для Камско-Кинельской системы прогибов.
Рис. 2. Модель формирования грабенообразных структур
1 - внутрикоровый акчагыльский прогиб; 2 - глубоководные желоба перикратонных морских окраин Восточно-Европейской платформы; 3 - ареалы флюидизации земной коры в период эйфельско-раннефранского времени; 4 - границы Волго-Уральской антеклизы
Если широкое развитие рифтогенных явилось отражением площадного характера образований на территории Русской плиты флюидной дегазации в докембрии, то в фа-
нерозое (по Ф. А. Летникову, 2000) процессы флюидизации литосферы локализовались вдоль линейных зон диссипации энергии, представленных глубинными разломами.
В Самарском регионе такими линейными разломными зонами, на наш взгляд, являлись: в среднедевонское время - Волго-Сокская палеовпадина; в среднем карбоне -Муханово-Ероховский и Усть-Черемшан-ский прогибы; в неогене - Акчагыльский реликт. Все они унаследованы от циклично проявляющей свою сейсмотектоническую активность (И. В. Ананьин, 1988 г.) депрес-сионной дислоцированной Азово-Камской зоны неоднородностей земной коры и верхней мантии.
Структурно эти зоны представляют собой реликты конседиментационного наполнения внутрикорового прогиба с широкой гаммой углеводородных скоплений в порожденных ими ловушках. Все упомянутые прогибы, несмотря на своеобразие своего развития, сформированы одними образующими их сопряженными факторами: активизацией зон глубинных разломов при подходе к ним мантийных плюмов, т. е. плюм-тектоникой.
Мы полагаем, что именно реликтовый характер этих прогибов свидетельствует об их плюмовой природе и вероятности циклического интенсивного насыщения осадочного чехла углеводородами, что подтверждается многочисленными типично однородными скоплениями УВ в различных коллекторах, кроме метаморфических, пока. Таким видится механизм образования девонских грабенообразных структур. Зная, что мантийные флюиды имеют непосредст-
венное отношение к их образованию, нам представляется логичным предположить, что малая толика флюидных потоков могла быть захвачена ловушками и трансформироваться со временем в жидкие углеводороды. Поэтому, отдавая дань структурообразующей роли флюидных систем, мы должны признать за ними ведущую роль в формировании газовых, жидких и твердых углеводородных скоплений, ибо «основа всех флюидных эндогенных систем - углерод и водород» (Ф. А. Летников, 2000).
Итак, понятие «грабенообразные прогибы» следует рассматривать как целостную самоорганизующуюся систему прямых и косвенных взаимообусловленных природных явлений. Часть этой системы (флюидная газовая смесь), в динамике своего развития, обладая высокой миграционной способностью, на пути широкомасштабного рассеивания попадает в литолого-страти-графические ловушки с иными геодинамическими параметрами, что должно приводить к конденсации флюида, образованию двухфазности углеводородных компонентов и формированию, в конечном счете, нефтяных месторождений. Поэтому залежи нефти в девонских грабенообразных структурах следует рассматривать как следы масштабных по объему и длительных по времени флюидных потоков.
Интерес к грабенообразным структурам вызван необходимостью приложить новые геодинамические данные к устоявшимся каноническим воззрениям на многие неоднозначные вопросы генезиса нефти и скоплений углеводородов.
Мы высказали свою позицию и ждем мнение заинтересованных читателей.
Л и т е р а т у р а
1. Богданова С. В. Земная кора Русской плиты в раннем докембрии. - М.: Наука, 1986.
2. Материалы Теоретического семинара ОГГГГН РАН, 1998-1999 гг. / под ред. академика Д. В. Рундквиста. - М.: ГЕОС, 2000.
3. Ананьин И. В. К вопросу о проявлении некоторых землетрясений в восточной части Восточно-Европейской платформы: исследования по сейсмической опасности // Вопросы инженерной сейсмологии. - М.: Наука, 1988. - Вып. 29.
УДК 553.493.58
РЕНИЙ В ВОЛЖСКИХ (ТИТОНСКИХ) ОТЛОЖЕНИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВОЛЖСКОГО СЛАНЦЕВОГО БАССЕЙНА
© 2015 г. А. Г. Самойлов1, В. Н. Илясов2, Н. Ю. Зозырев1, Д. А. Шелепов3
1 - АО "Нижне-Волжский НИИ геологии и геофизики"
2 - ООО "Перелюбская горная компания"
3 - Саратовский госуниверситет
Минерально-сырьевая база рения в России представлена как попутный компонент в рудах молибденовых и медно-порфиро-вых месторождений. В настоящее время у нас не имеется надежных природных источников ренийсодержащего сырья.
Россия испытывает острый дефицит рения. Потребность его в количестве порядка 5 тонн, за исключением 1,5 тонн вторичного отечественного производства, покрывается импортными дорогостоящими поставками. Вместе с тем в стране не исчерпана возможность исследования перспективных направлений добычи рения, в том числе и в нетрадиционных источниках. Например, в волжских (титонских) горючих сланцах Волжского сланцевого бассейна -уникальных и не имеющих аналогов среди себе подобных за счет высокого (до 1520 %) содержания серы, в том числе сульфидной.
В пределах центральной части Волжского сланцевого бассейна (Приволжский ФО, Самарская, Саратовская, Ульяновская, Оренбургская области) в волжских (титон-ских) отложениях выявлено и разведано значительное количество месторождений фосфоритов и горючих сланцев с многомиллиардными ресурсами последних. Ме-таллоносность сланцев центральной части
Волжского сланцевого бассейна практически не изучена, за исключением их проверки на содержание металлов для выявления вредных примесей и для литолого-стратиграфических построений. Вместе с тем в разрезе присутствуют пропластки пород со значительными концентрациями сульфидов (рис. 1), содержащие, кроме пирита, видимые минералы цинка и меди (рис. 2).
Нами в случайно отобранных образцах Коцебинского, Перелюбского, Кашпирско-го и Орловского месторождений (рис. 3) установлены высокие содержания рения, которые впервые для региона отнесены к промышленно-значимым. Концентрации варьируют от 0,013 до 0,22 г/т, при минимально-промышленных (как сопутствующего компонента) - 0,05 г/т (Государственный баланс..., 2012 г.).
Интерес возможного промышленного значения концентраций рения в сланцах бассейна основывается:
- на данных из Государственного баланса запасов месторождений полезных ископаемых РФ (Государственный баланс..., 2012 г.), где его минимально-промышленное содержание составляет 0,05 г/т в качестве сопутствующего компонента;
