Нижнеархейский кристаллический фундамент юго-западной части Пермского края Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

2013

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА________________

Геология Вып. 1 (18)

ОБЩАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 550.834.3 (371.1)

Нижнеархейский кристаллический фундамент юго-западной части Пермского края

В.С. Дружинин3, В.Ю. Осипов3, Н.И. Начапкин3, В.А. Силаевъ

a Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук (ИГФ УрО РАН). 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 100. E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

b Пермский государственный национальный исследовательский университет. 614990, Пермь, ул. Букирева, 15. E-mail: [email protected]

(Статья поступила в редакцию 25 января 2013 г.)

Строение земной коры и положение поверхности нижнеархейского кристаллического фундамента юго-западной части Пермского края проанализированы на основе данных по трем профилям ГСЗ. Схема рельефа поверхности была составлена с учетом информации по региональным профилям, полученной в ОАО «Пермнефтегеофизика» методом ОГТ. Она отличается от ранее построенного макета рельефа фундамента. В частности, получены новые данные о положении Калтасинского авлакогена с аномальными особенностями глубинного строения, который представляет основной интерес для поисков месторождений углеводородов ниже известных продуктивных горизонтов.

Ключевые слова: кристаллический фундамент, сейсмическое зондирование, Пермский край.

Введение

С развитием технологии геолого-гео-физических исследований глубоких горизонтов осадочного бассейна ВосточноЕвропейской платформы менялась стратиграфическая привязка фундамента с докембрия на архей-протерозой и соответственно увеличивалась глубина его залегания. Это было обусловлено открытием отрицательных структур (авлакогены, впадины), заполненных значительными по мощности субплатформенными отложениями преимущественно нижнерифейско-го и вендского времени. Первоначально (в 1966 г.) по данным ГСЗ на Свердловском

© Дружинин В.С., Осипов В.Ю., Начапкин Н.И., Силаев В.А., 2013

профиле, в районе Калтасинского авлако-гена древний фундамент был определён на глубине 10,0 км, вместо 2,5-3,0 км по прежним представлениям [4]. Одновременно по результатам бурения Орьеба-шевской глубокой скважины было установлено присутствие нижнерифейских терригенно-карбонатных отложений увеличенной мощности. Начиная с 2,5 км она вскрыла нижнерифейский доломитовый комплекс мощностью 2,5 км, а затем прошла 2 км по терригенным осадкам нижнего рифея. Скважина расположена в 70 км от Свердловского пересечения в пределах Калтасинского авлакогена. Последующие

работы по методу ОГТ на региональных профилях подтвердили этот факт.

Анализ информации по сверхглубоким скважинам совместно с результатами региональных сейсмических исследований в различных регионах континентальной коры привёл к заключению о практически повсеместном присутствии нижнеархейского кристаллического фундамента, представленного в основном серыми гнейсами с выдержанными физическими параметрами [3], что позволяет отнести эту поверхность к разряду реперных границ континентальной коры и использовать её для обобщения разнородной информации и решения на этой основе во-

просов региональной геологии. Поэтому в целях общего тектонического районирования различного типа структур не следует ограничиваться интегральным понятием «архейско-протерозойский фундамент» [8]. Для иллюстрации этого положения на рис. 1 приведены модели верхней коры Восточно-Европейской платформы. Из сравнения разрезов по двум сверхглубоким скважинам (Кольской СГ-3 на Балтийском щите и Ново-Елховской (Н-Е) на Южно-Татарском своде [1, 7]) следует, что комплекс нижнеархейского фундамента вскрыт Н-Е СГ ниже подошвы осадочного чехла на интервале более 4,0 км, а СГ-3 - начиная с глубины 10,0 км.

Рис. 1. Схематические модели верхней коры Восточной окраины ВЕП (Дружинин и др., 2011). Условные обозначения: 1 - нижняя кора: гранулиты, габбро-амфиболиты, анортозиты с прослоями интрузивных тел разного состава; 2 - верхняя часть кристаллической коры: гнейсы, гнейсы-амфиболиты с прослоями интрузивных тел разного состава (нижнеархейский серо-гнейсовый мегакомплекс); 3 - расслоенная часть AR, переработанная в этапы диастрофиз-ма; 4 - вулканиты и метаморфизованные породы основного состава нижнепротерозойского возраста (Печенгская свита); 5 - калтасинские доломиты R1; 6 - терригенно-карбонатные отложения палеозойского возраста; 7 - терригенно-сланцевые отложения промежуточного мегакомплекса нижнерифейского возраста с возможным присутствием в нижней части карбонатных, терригенно-карбонатных пород; 8 - тонкорасслоенные градиентные зоны при переходе к породам нижней коры * Модели составлены по материалам источников.

Выше расположена мощная толща ской структуре карелидов с наличием

нижнепротерозойских метаморфизован- между ними промежуточной зоны со

ных вулканитов, относящихся к Печенг- сложным характером распределения фи-

зических параметров и изменчивостью механических свойств. В пределах восточной окраины ВЕП возможно присутствие нескольких зон, аналогичных карелидам.

С учётом изложенной выше позиции были выполнены исследования по составлению схематической карты рельефа нижнеархейского кристаллического фундамента и на её основе тектонического районирования юго-западной территории Пермского края.

В данной статье рассмотрим первое положение.

Методика исследований

Работа заключалась в обобщении результатов по профилям ГСЗ, пройденным в различное время на рассматриваемой территории (рис. 2), результатов ОГТ на региональных профилях, представленных на рис. 3 в виде схематической карты рельефа [8], анализа потенциальных полей [2, 9].

На основе технологии глубинного геокартирования [3] были составлены сей-смогеологические разрезы по

Свердловскому пересечению, геотраверсам «Гранит», «Уральский» (рис. 4). Поверхность древнего фундамента на региональных профилях ОГТ, пройденных ОАО «Пермнефтегеофизика» (это относится и к другим организациям и регионам), определяется характером расслоен-ности и отождествляется с подошвой выдержанной пачки отражений на временных разрезах. Данный критерий является достаточно условным и зависит от технологии получения и обработки сейсмического материала по системам многократных перекрытий. При таком подходе относительно сложнопостроенные глубинные субплатформенные комплексы могут быть отнесены к фундаменту, и наоборот, складчатые комплексы дискретно-неоднородных сред при соответствующей обработке системы многократных перекрытий могут быть представлены на временных сейсмических разрезах в виде слоистой толщи (ложная расслоенность). Другим

мешающим фактором является присутствие кратных волн и отсутствие информации о глубоком бурении. Ошибки в определении подошвы осадочной толщи при её значительной мощности достаточно часты. К примеру, по данным ОГТ мощность осадочных Mz-Kz отложений Западной Сибири в районе бурения Уренгойской сверхглубокой скважины была определена в 9,0-9,2 км [5], по МПВ с учётом скоростной характеристики - 6,5 км.

Трудности в определении поверхности К01 по ГСЗ обусловлены присутствием в нижнем докембрийском мегакомплексе высокоскоростных пород, являющихся «экраном» для преломленных волн и дающих искажённое представление о скоростной характеристике нижерасположенных горизонтов. Так, в первичной интерпретации значения скорости для поверхности нижнеархейского фундамента на Свердловском профиле были определены в 6,8-7,0 км/с [4], что соответствовало значению скорости для доломитового комплекса. Затем, после миграции наблюдённого поля на подошву этих отложений, удалось установить значение скорости в 6,0—6,1 км/с, что соответствовало значениям скорости нижнеархейских комплексов Южно-Татарского свода в районе Ново-Елховской скважины. Для получения более подробной информации о положении нижнеархейского кристаллического фундамента (поверхность К01) были проанализированы данные по профилям ГСЗ с уже существующей картой (макетом) поверхности фундамента (вероятно, архейско-протерозойского возраста). По результатам корректировки составлена схематическая карта древнего кристаллического фундамента Бардымской площади с координатами 56°-57° с.ш., 53°—57° в.д. М 1:500000, представленная на рис. 5.

Особенности составленной схемы

Подчеркнем некоторые особенности составленной схемы.

17 Основной структурой рельефа К01 является крупная впадина в форме треугольника с относительно выдержанным северо-северо-западным направлением западного борта и значительным выступом на восток противоположной границы на участке широт 57°-57°10', сопровождаемым увеличением горизонтальных размеров отрицательной структуры до 180 км. В краевых частях площади намечается сокращение горизонтальных размеров до 80-90 км. Внутри впадины присутствуют четыре отрицательных локальных структуры и одно поднятие северо-западной ориентировки между населенными пунктами Елово-Пильва.

17 Две западные отрицательные структуры Калтасинского авлакогена со-

гласно схеме рельефа (рис. 3) находятся за пределами западного борта. Это Игри-но-Кезская и Сарапульско-Фокинская впадины, выделенные на макете. В соответствии с данными ГСЗ по Свердловскому пересечению (рис. 4) западная структура находится в Воткинском блоке земной коры, имеющем иные черты глубинного строения, чем восточный Куединский блок. Различия наблюдаются в мощности коры (40,0-43,0 км и 33,0-36,0 км), в мощности нижней коры (20,0-25,0 км и 10,015,0 км), положении поверхности К01 (10,0-12,0 км и 8,0-9,0 км) и отсутствии в западном блоке высокоскоростного комплекса с V = 6,8-7,0 км/с, соответствующего нижнерифейским (калтасинским) доломитам.

53°0’

54°0’

55°0’

56°0’

57°0'

57°40'-

57°20'-

57°0'-

56°40'-

56°20'-

56°0'-

1 В1—

г м

1 НН 9 Пермский кр Ор эй / да

Ус )муртская республика фИжевск ГГ г О Свердловский пр< )филь /

Г у\. У Сар ® - / 1 ЭГЩ1 * Ь| / \ Ы ■Ж' Га / V Чернушка •

г Респ ублика )“Татарстан 1 /"' у/ ^ Орбебаш / 0 Ресг ублика Башкортостаь 1 ьМ г Л I—м г

53°0' 1 1 54°0' 55°0' 56° 0' 57 °СГ

■57°40'

-57°20'

■57°0'

■56°40'

■56°20'

-56 °0'

1

0 20 40 60 80 км

Рис. 2. Схема расположения профилей ГСЗ, местоположение Орьебашевской, Сарапульской глубоких скважин. Условные обозначения: 1 - геотраверсы и профили ГСЗ, МОВЗ; 2 - административные границы субъектов Российской Федерации

53°СГ

54°0'

55°0'

56°0'

57°0'

0 20 40 60 80 км

Шкала глубины залегания поверхности фундамента по данным МОГТ, " км

Ґ

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 км

1

10-

/

Рис. 3. Схема поверхности фундамента по данным сейсморазведки (ОАО «Пермнефтегеофи-зика», 2010 [8]) Условные обозначения: 1 - изогипсы поверхности фундамента, км; 2 - административные границы субъектов Российской Федерации

А это означает, что аномальная структура земной коры, соответствующая Калта-синскому авлакогену, ограничена по размерам и не распространяется на Воткинский блок.

17 Пермско-Башкирский свод характеризуется увеличенными по сравнению с макетом (рис. 2) глубинами залегания поверхности К01 за счёт возможного присутствия здесь нижнепротерозойского прото-геосинклинального мегакомплекса (каре-лиды).

Такие различия между картами, по-видимому, обусловлены двумя причинами: 1) преимущественно невыразительная запись глубоких горизонтов и поэтому достаточно субъективный характер выделения поверхности фундамента на временных разрезах ОГТ; 2) несоответствие понятий (разночтение) о фундаменте Восточно-Европейской платформы; 3) отсутствие увязки с данными по преломленным волнам на разрезах ГСЗ.

- ЮТБ -

- ВТБ -

-КУБ-

- БШБ -

б)

ГР 56-

|К0Г -/ |Ко1 \? |к2 |я I к-м \л |М

"П и -Р = I I

Рис. 4. Сейсмогеологические разрезы земной коры юго-западной части Пермского края и северо-западной окраины Республики Башкортостан: а - Уральский профиль МОВЗ; б -Свердловское пересечение; в - геотраверс «Гранит». Условные обозначения: 1 - поверхность нижнего мегакомплекса первого сейсмогеологического этажа*, соответствующая в Калта-синской структуре (блоки ВТБ и КУБ) карбонатным, терригенно-карбонатным отложениям нижнего рифея; в пределах Куединского блока верхняя часть мегакомплекса представлена доломитами, ниже - метатерригенными отложениями и карбонатно-терригенными породами в подошве мегакомплекса; в ПРБ и БШБ - протогеосинклинальным мегакомплексом карелид; 2

- поверхность древнего кристаллического фундамента К01; 3 - поверхность кристаллической коры К2; 4 - поверхность переходного слоя К-М; 5 - основной сейсмогеологический раздел М; 6

- разрывная тектоника: а - глубинные разломы, б - зоны глубинных разломов, в - то же, менее уверенно; 7 - отражающие элементы на геотраверсе «Гранит».

Районирование земной коры по особенностям глубинного строения. Блоки: СТБ - Северо-Та-тарский, ЮТБ - Южно-Татарский, ВТБ - Воткинский, КУБ - Куединский, ПРБ - Пермский, БШБ - Башкирский.

* Положение границы на разрезах ГСЗ показано с учетом коры по отражающему горизонту Vвп (Неганов В.М. и др., 2000)

Рис. 5. Схематическая карта рельефа поверхности нижнеархейского кристаллического фундамента (К01) (Дружинин В.С. и др., 2012). Условные обозначения: 1 - административная граница Пермского края; 2 - изогипсы рельефа нижнеархейского кристаллического фундамента К01, км

Заключение

Обнаруженные особенности рельефа поверхности К01 приводят к иному тектоническому районированию верхней части коры и соответственно к оценке нефтепер-спективности глубоких горизонтов ниже известных продуктивных интервалов разреза, в том числе и в районе Куединской группы месторождений нефти. Согласно ранее выполненным исследованиям [2, 3] юго-западная часть Пермского края приходится на глубинную флюидодинамическую зону верхней части литосферы, способствующей генерации углеводородов с последующим образованием месторождений УВ по всей толще осадочных и субплатформенных отложений первого сейсмогеологического этажа при наличии

Библиографический список

1. Дружинин В.С., Каретин Ю.С., Пес-ковский И.П., Кашубина Т.В., Осипов В.Ю. К вопросу об оценке эффективности наземной геофизической информации по данным бурения сверхглубоких скважин, расположенных в районе геотраверса «Гранит» // Уральский геофизический вестник. 2003. № 5. С. 24-34.

2. Дружинин В.С., Мартышко П.С., Начапкин Н.И., Осипов В.Ю. Решение задач региональной геологии среднего сегмента Уральского региона на основе объёмной геолого-геофизической модели верхней части литосферы // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2012. № 1. С. 32-41.

3. Дружинин В.С., Начапкин Н.И., Осипов В.Ю. Роль информации о строении верхней части литосферы Уральского региона для решения региональных задач тектонического районирования и оценки нефтега-зоперспективности исследуемых территорий. LAP LAMBERT Academic Publishing. Германия, 2012. 153 с.

коллекторов и покрышек. Не исключена некоторая активность подобной структуры на неотектоническом и современном этапах развития. Первоначальной задачей поисков месторождений УВ в глубоких горизонтах является правильный выбор перспективного района и участков для постановки детальных поисково-параметрических работ, что может быть реализовано на основе совместного анализа имеющейся геолого-геофизи-ческой информации с полученными данными о строении кристаллической коры с обязательным участием специалистов- нефтяников.

Работа выполнена при поддержке УрО РАН (проект ориентированных фундаментальных исследований № 12-5-012-РОСТЭК).

4. Дружинин В.С., Соболев И.Д., Рыбалка В.М. Связь тектоники и магматизма с глубинным строением Среднего Урала по данным ГСЗ. М.: Недра, 1976. 157 с.

5. Дружинин В.С., Соседков В.С., Карманов А.Б., Турыгин Л.В. Строение верхней части земной коры в районе Тюменской сверхглубокой скважины // Сов. геология. 1988. № 7. С. 47-53.

6. Золотов Е.Е., Ракитов В.А., Солодилов Л.Н. и др. Модель литосферы под профилем Уральский по наблюдениям объёмных продольных и обменных волн // Разведка и охрана недр. 1994. № 10. С. 15-18.

7. Кольская сверхглубокая (гл. ред. Е.А.Коз-ловский). М.: Недра, 1984. 490 с.

8. Неганов В.М. Сейсмогеологическая интерпретация геофизических материалов Среднего Приуралья и перспективы дальнейших исследований на нефть и газ. Пермь, 2010. 248 с.

9. Ситчихин О.В. Строение и нефтегазо-носность рифейских пород северо-востока Волго-Уральского бассейна (Пермский край) // Нефтегазовое дело. 2009. №1. URL: http: // www.ogbus.ru.

Lower Achaean Crystal Basement of Southwest Part of the Perm Region

V.S. Druzhinin a, V.Yu. Osipov a, N.I. Nachapkin a, V.A. Silayev b

a Institute of Geophysics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IGF UB RAS). 620016, Yekaterinburg, Amundcen st., 100. E-mail: [email protected], [email protected], [email protected] b Perm State National Researching University. 614990, Perm, Bukirev st., 15. E-mail: [email protected]

Structure of the earth's crust and position of surface of Lower Achaean crystal basement in the southwest part of the Perm Region on the basis of data on three CDP profiles are analyzed. The scheme of relief surface to take account of information on regional profiles, received in company «Permneftegeofizika» by the CDP method was made. This scheme differs from the published model of crystal basement relief. In particular, new data on situation of Kaltasinsky Graben with anomaly features of deep structure, which very useful for searches of oil and gas deposits below the known productive horizons, are obtained.

Key words: Crystal Basement, seismic sondin, Perm Region.

Рецензент - доктор геолого-минералогических наук БЛ. Спасский