CC BY
29
II. ГЕОЛОГИЯ. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ
УДК550.84: 553.044: 553.078
ПЛАНЕТАРНАЯ ЦИКЛИЧНОСТЬ В РАЗВИТИИ УГЛЕНОСНЫХ БАССЕЙНОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОСТОЧНОАЗИАТСКОГО СЕКТОРА ТРАНССТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ НА НЕФТЬ И ГАЗ
А.Н. Калягин, А.И. Обжиров Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, г. Владивосток
Рассмотрена общая тенденция глобальной синхронности и цикличности вялотекущих природных событий в зонах глубинных разломов, определяющих пространственную ориентировку наложенных и унаследованных поднятий и прогибов литосферы. Показана связь таких структур с угле-нефтегазоносностью, что позволяет осуществлять региональную корреляцию геологических событий и выполнять прогнозную оценку.
Введение
Общие положения трансструктурной геологии [6, 7] позволяют уверенно говорить о широтной (ортогональной) и меридиональной (диагональной) зависимости развития в тектоносфере Земли планетарных ленеамен-тов и глубинной природе рудообразующих, нефтегазогенерирующих и углелокализующих систем. Пространственная и генетическая оценка такой связи определяется условиями расположения Земли относительно планет Солнечной системы, а последней относительно Га-лактики. Это положение в рамках ротационно-пульса-ционной гипотезы опирается на разработки Г.Н. Каттер-фельда (1992-2000). При обосновании основных положений гипотезы Г.Н. Каттерфельд привлекал гелиоцентрическую модель Коперника и теорию движения планет солнечной системы Кеплера. Исходными положениями гипотезы являются три закона небесной механики: 1 - все планеты солнечной системы движутся вокруг Солнца не по круговым, а эллиптическим орбитам; 2 -радиус-вектор планет, движущихся вокруг Солнца по эллиптической орбите, за равные отрезки времени описывает равноплощадные сектора. То есть в перигелии планеты из-за неравенства длины описываемых дуг, ограничивающих эти сектора, должны перемещаться по орбите быстрее, чем в афелии; 3 - на всем протяжении орбитального пути (согласно закону сохранения количества движения) геометрическая сумма энергии вращательного момента движения и орбитального сохраняется постоянной. Полагают, причиной пульсаций является гравитационное воздействие на Землю со стороны Солнечной системы.
Очевидность гравитационного воздействия на Землю и возможные последствия признаются многими геологами. Эго тема специального рассмотрения. Здесь остановимся на предварительной оценке энергетического потенциала гравитации только от планет Солнечной системы. По данным С.В. Симоненко [17], в приближении круговых орбит и модельной группировке тектонобло-
ков подобных конусу мощность максимального гравитационного влияния планет на единицу массы Земли имеет следующую последовательность (в порядке убывания): Венера —» Юпитер —» Меркурий —» Марс —» Сатурн —» Уран —» Нептун —» Плутон. Приняв безразмерную шкалу и энергетическую мощность гравитационного влияния Меркурия на массу Земли, приведенного к единице, получим эмпирический ряд гравитационной энергии в следующей последовательности: 37,704—> 7,409 —» 1,0-0,674 —» 0,246 —» 0,00319 —» 0,0007755 —» 3,48x10'8. Полученную таким образом последовательность гравитационного влияния от планет Солнечной системы удобно преобразовать, приняв за единицу максимальную гравитационную энергию (37,704) влияния от Венеры. В таком случае получим следующий эмпирический ряд 1 —» 0,196 —» 0,0265 —»
0,0178 -> 0,00652 -> 0,000084 -> 0,0000205 -> 9,229x10~10. Зависимость возмущения Земли от планет солнечной системы показывает, что основное энергетическое влияние на геосферы Земли оказывают Венера и Юпитер. Меркурий, Марс и Сатурн, вместе взятые, оказывают влияние на два порядка меньше. Влияние Урана, Нептуна и Плутона крайне незначительное.
В рамках данной энергетической модели С.В. Симоненко [17] рассмотрел гравитационное воздействие на единицу массы Земли от ее спутника-Луны. Величина гравитационного воздействия от Луны оказалась близкой к Юпитеру и в 6,596 раза больше чем от воздействия Меркурия. Поэтому включение Луны в общий ряд последовательной зависимости энергетического гравитационного воздействия на Землю от планет и спутника Земли является необходимым условием. С учетом этого замечания получаем эталонный ряд величин гравитационного воздействия (в порядке убывания) на Землю от планет солнечной системы и спутника Земли-Луны. (Вене-ра-1, Юпитер-0,196, Луна-0,1749) —» (Меркурий-0,0265, Марс-0,0178, Сатурн-0,00652-) —» (Уран-0,000084, Не-птун-0,0000205, Плутон-9,229х](У"). Анализ такой пос-
ледователыюсти указывает: а) основное гравитационное воздействие на Землю оказывают две планеты (Венера и Юпитер) и Луна; б) гравитационное влияние на Землю Меркурия, Марса и Сатурна незначительное; в) Уран, Нептун и Плутон в масштабах исторического времени влияния на Землю практически не оказывают.
В работе С.В. Симоненко дан подробный анализ системы Луна-Земля-Солнце и приведены возможные временные циклы колебания периодов от суммарного гравитационного воздействия планет Солнечной системы и от Солнца в частности. Полученная периодичность, с которой накладываются максимальные гравитационные воздействия от планет Солнечной системы, располагается в промежутке 11-12 лет. Высказано предположение, что одна и та же конфигурация Солнца и Луны повторяется через 19 лет. Обоснование приводится исходя из продолжительности периода обращения Луны вокруг Земли (29,5306 суток) и периода обращения Земли вокруг Солнца (365,3 суток). Показано, что 235 полных оборотов Луны вокруг Земли равны по времени 19 полным оборотам Земли вокруг Солнца. Это означает: максимальная величина воздействия на Землю от Солнца, Венеры, Меркурия. Луны и Юпитера составляет 209-228 лет. По представлениям С.В. Симоненко [17], полученная оценка соответствует продолжительности сейсмического цикла Земли.
Признание решающей роли космических полей невозможно без ответной реакции всех земных оболочек -литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. В этом процессе следует подчеркнуть особую роль Солнца и положение солнечной системы в галактике [1,6, 15]. По значению и влиянию на эволюцию геосфер они оказывают различные воздействия. Первые объединяют быстротекущие и «слабо» проявленные циклические изменения. Периодичность быстротекущих процессов меняется от суток до года, что проявляется в изменениях и взаимодействиях гидросферы и атмосферы (воздушные потоки, круговорот воды в природе, изменения температурного режима, колебания уровня Мирового океана, атмосферное давление, внутригодовое распределение разрушительных землетрясений, колебания длины суток). В согласии с землетрясениями оказывается и вулканическая деятельность [15]. Вялотекущие процессы (второй тип) определяют лик Земли, все типы тектонических движений и структур, размещение полезных ископаемых, изменение климата, продолжительность и периодичность циклов фаз тектогенеза, конструкции и деструкции земной коры и др.
Циклы и фазы тектогенеза определяют по, существу, лик Земли, ее форму, строение и геодинамику континентов, океанов, зон перехода от континента к океану, складчатых и разрывных дислокаций, глубинных разломов и сквозных (магистральных) трансструкгурных линеамен-тов планетарного масштаба [6]. Магистральные линеа-менты характеризуются ортогональной и диагональной направленностью развития, ранним (докембрийским) заложением и проникновением в глубины нижней мантии. Изменения форм и размеров континентов и океанов, несомненно, отражается на магматической деятель-
ности, рудогенезе, угленакоплении, нефте- и газогене-рации, характере и периодичности трансгрессий и регрессий, климатической обстановке, атмосфере и биосфере, условиях образования терригенных, вулканогенных и органогенных горных пород [15]. Согласно этим представлениям продолжительность крупных геотектонических циклов, проявленных на всей планете (каледонского, герцинского и альпийского), и галактического года приблизительно совпадают и составляют около 200 млн лет. Учитывая, что геотектонические циклы или периоды охватывают огромный временной интервал эволюции Земли (геохронологическая шкала, в которой запечатлена летопись истории развития органического мира Земли, постоянно совершенствуется и дополняется), такая оценка нуждается в доработке.
Например, при прослеживании по разрезам литоло-го-минералогических показателей кайнозойских толщ Сахалина установлено три крупных седиментационных цикла [2] - палеоцен-нижнемиоценовый (65-20 млн лет), нижнемиоцен-плиоценовый (20-3 млн лет) и плиоцен-четвртичный, формирующийся поныне. Выявленная цикличность продолжительностью от 20 до 30 млн лет, известная в геологии как климатическая цикличность (суперпериоды Лунгерсгаузена), определяется фазами тектогенеза. В данном случае фазы ларамийская, алеутская и сахалинская представлены полными седимента-ционными сериями в основании и кровле которых развиты континентальные, а в срединной части морские отложения. Эта особенность указывает на «спокойный и завершенный» трансгрессивно-регрессивный характер цикла, который при определенных (благоприятных) ландшафтно-климатических условиях способствовал угле-накоплению. Спецификой кайнозойских циклов является их непрерывная последовательность в развитии, что отражено в «размытых» границах на удалении от шельфа и проявлении вулканизма на различных промежутках во времени. Средняя оценка колебаний уровня океана оценивается амплитудой 100-150 м [2].
Сходный характер колебания уровня поверхности воды, наличие периодичности и непрерывно-прерывис-тое чередование литологического состава пород подтверждено не только на континентах и их окраинах, но и в открытой части Тихого океана. В разрезах, составленных по керну скважин глубоководного бурения на подводных возвышенностях Шатского (скв. 305) и Хесса (скв. 310, 464-466), установлено несколько этапов относительного обмеления океана, совпадающих с поздним плиоценом-голоценом, миоценом, эоценом, кам-паном, альбом и готерив-барремом [18].
Фактическое подтверждение и дальнейшее развитие ротационно-пульсационная гипотеза геологических процессов получила в работах последних лет. В эти годы были получены новые дополнительные данные [1, 7,15] в представлениях о глобальных тектонических напряжениях и процессах дифференциации вещества в ядре и мантии Земли с последующим периодическим отделением высокотемпературных плюмов и их проникновением в верхние слои литосферы и земной коры. И не менее важно то, что в общей проблеме развития Земли
это находит отражение в формировании локальных структур, отражающих их способность реагировать на изменения геодинамических условий среды, обеспечивающей растягивающие или сжимающие напряжения [6-9]. Как при сжатии, так и растяжении упругие деформации не полностью компенсируются пластическим течением вещества. При достижении критического уровня деформаций происходит разрыв земной коры и литосферы. При растяжении разрыв происходит мгновенно и располагается в направлении действующих сил. При сжатии разрывы наклонены к направлению действующих сил. В этом случае горные породы или блоки как бы вдвигаются друг в друга. При сжатии и растяжении возникают остаточные деформации, связанные с перемещением и усложнением вновь сформированных тектонических структур. Любопытно, что различно ориентированные разломы отражают не только геодинамичес-кий режим, но и обеспечивают специализацию структур, связанных с ними, перспективных в том числе на нефть и газ [6, 7].
Изложенные данные не претендуют на объективную теорию. Однако нам было важно подчеркнуть, что гравитационное воздействие в рамках ротационно-пульса-ционной концепции развития Земли реально существует. Гравитационное воздействие вызывает вариации в фигуре Земли, изменения положения географических полюсов и широт, известных как чандлеровские колебания, климатическую зональность, проявление трансгрессий и регрессий, поясное расположении угленосных бассейнов, закономерные изменения других параметров.
Рассмотрим эту особенность на примере угле-нефтега-зоносных осадочных бассейнов.
Геодинамический аспект углеводородных структур Исследование мегакорреляционных связей минера-гении с планетарными зонами ортогонального и диагонального плана [1,6, 15] доказывает, что нефтегазоносные и угленосные формации приурочены к глубинным разломам и прогибам. Статистика планетарных зон показывает, что в них сосредоточены уникальные месторождения нефти и газа. Становится очевидным, что условия локализации месторождений угля, нефти и газа должны совпадать по статическим геологическим и гео-динамическим предпосылкам. Действительное положение угленосных и нефтегазоносных площадей в структуре Центрально-Азиатского складчато-надвигового пояса (рис. 1) указывает на дифференцированный характер этих признаков. Угленосные формации и прогибы имеют различную ориентировку и различный возраст (Забайкальская - ранний мезозой, Буреинская - средний мезозой, Приморская - поздний мезозой-кайнозой, Камчатская, Сахалинская - кайнозой). Пространственная ориентировка угленосных бассейнов и впадин в складчатом поясе может соответствовать основному направлению пояса (Удская и Верхнезейская площади меловых бассейнов; Партизанский, Угловский и Раздольненский бассейны мел-палеогена), быть изометричной (Хужинс-кая и Тырминская площади мел-неогена) или располагаться диагонально к общему широтному направлению пояса. В ряде случаев может наблюдаться постепенный
Рис. 1. Схема распространения важнейших угленосных, сланценосных и сопровождаемых нефтегазоносных площадей Восточноазиатского сектора России.
1-3 - угольные и сланцевые бассейны, площади и месторождения, границы между отдельными районами, их наименование и возраст: 1 - важнейшие каменноугольные бассейны, 2 - площади и районы с установленными и прогнозными (I, П, Ш группы) запасами, 3 - месторождения
«структурный» переход от ортогональных (месторождение Тавричанское) и структур, имеющих незначительное азимутальное склонение (Лянчихинское, Подгород-ненское), к структурам строго диагональным (Артемов-ское и Суражевско-Радчихинское). Следовательно, на фоне широтной зависимости планетарных дислокаций, осадконакопления и поясов углеобразования нефтегазоносные месторождения могут располагаться в унаследованных многоярусных структурах и структурах наложенных других направлений. Отсюда следует: развитие угленосных впадин и бассейнов свидетельствует о нестабильном пульсационном геодинамическом режиме.
Проследив закономерности распределения месторождений угля в мире и проведя их суммирование по возрастам, можно наметить три основные эпохи образования угольных месторождений: карбон, юра-мел и палеоген (рис. 2). Эпохи наиболее благоприятные для накопления аномальных концентраций угля совпадают с эпохами биотических кризисов и не совпадают с эпохами отложений мелководного гумуса (кембрий, конец ордовика-силур, пермь-триас, конец юры - ранний палеоген). Становится очевидным, что благоприятные условия образования месторождений угля, нефти и газа могут различаться по геологическим, геодинамическим и, возмож-
но, климатическим признакам. Полагают, что накопление нефтегазовых и угольных месторождений находится в противофазах геотектонических циклов [15]. Вероятно, для нефтегенерации характерны сравнительно глубоководные условия, остатки микроорганизмов (фито и зоопланктон) и продукты их распада. Эти предпосылки согласуются с геолого-структурными закономерностями распределения осадочных бассейнов, субширотной климатической зональностью, ортогональной и диагональной направленностью геодинамических процессов.
Из обзора следует общий закон о прямой зависимости распределения углеводородов и органического вещества с трансконтинентальной и трансокеанической климатической зональностью [5, 8, 9] и общей широтной направленностью геодинамических процессов. Такой подход не является достаточно аргументированным для частных выводов. Общеизвестно, что в преобразованиях торфа и сапропеля важен состав исходного органического вещества и сопровождающие вторичные изменения: щелочно-кислотный показатель, окислительновосстановительный потенциал, давление, крупные области погружения, длительный прогрев на глубинах 1,5-5 км. Поэтому превращения и перемещения «первичных источников» (это касается как угля, так и нефти) в при-
Рис. 2. Положение месторождений угля, нефти и газа и развитие черносланцевых толщ и кор выветривания в эволюционной схеме тектогенеза и бореальных трансгрессий Фанерозоя (севернее 44° с. ш) [15]'.
1-2 - месторождения угля (1), нефти и газа (2); 3 - черносланцевые толщи; 4 - коры выветривания.
“Примечание: Наряду с существующей «стандартной» схемой положения угленосных и нефтегазоносных бассейнов в эволюции отдельных циклов тектогенеза (обращаем внимание на границу каледонского и герцинского этапов) нет резкого скачка в смене геодинамического режима, это обеспечивало теплый и жаркий климат на протяжении длительного периода (силур-карбон) на обширных территориях в районах средних и частично высоких широт. Как было отмечено выше, именно этому периоду свойственно формирование угольных и нефтегазовых бассейнов в одних и тех же структурно формационных зонах и районах, что обеспечило сквозной тип углеводородной минерагении от силура до карбона на территории Европы, Северной Америки и, возможно, юга Дальнего Востока. Ярким примером, подтверждающим тезис, могут служить разрозненные Сихотэ-Алинские рифы известняков, имеющие непрерывный разрез «средний карбон-пермь» [4]
родные седиментационные бассейны и прочие коллекторы-ловушки является важным геодинамическим фактором [8, 9]. Что касается нефти [13], специфика «материнства» вмещающих толщ присуща только этапу накопления и захоронения органического вещества. В ходе дальнейшего его преобразования происходит перераспределение и миграция органического вещества из материнских пород (автохтонных), преимущественно мелководных бассейнов и континентальных склонов внутренних и окраинных морей, в структуры аллохтонные, обладающие сорбционными или коллекторскими свойствами. Достаточно обоснованные на этот счет представления дают установленные закономерности распространения выявленных и прогнозируемых нефтеносных, газогидратоносных и угленосных провинций и бассейнов на континентах, шельфе и дне окраинных морей и океанов. В настоящее время это общеизвестный факт. Открытые в последние десятилетия крупные нефтегазовые месторождения в Канаде, Венесуэле, Вьетнаме, в других районах Мира показало, что нефтенакопление может происходить в породах различного возраста и генезиса, а не только в стратифицированных комплексах антиклинор-ного типа.
Однако такой общий подход не является достаточно аргументированным для выводов применительно к конкретной территории. Часто наблюдается сдвиг этих процессов в общей структуре и геологической истории Земли [1], что находит подтверждение в региональном распределении месторождений углеводородного сырья в Дальневосточном регионе России. Структурные наблюдения указывают: угленосные формации приурочены к поясам глубинных разломов и прогибов как ортогонального, так и диагонального плана. Становится очевидным прямое влияние деформаций сжатия-расширения Земли на условия образования и распространение горючих полезных ископаемых. Следовательно, важнейшими факторами, определяющими и контролирующими горючие полезные ископаемые, являются благоприятные сочетания геотектонических и фациальных обстановок.
Важно также отметить, что на фоне широтной зависимости планетарных дислокаций, осадконакопления и поясов углеобразования высокопродуктивные каменноугольные и нефтегазоносные бассейны, также как и рудные зоны, могут располагаться как в ранних, так и поздних фанерозойских структурах ортогонального и диагонального плана. Многие из них являются примерами эталонных промышленных типов. К ним относятся месторождения Западной Европы (Астурийский угленосный бассейн и бассейн Сан-Педру-де-Кова в Испании, Трансильванский газоносный бассейн в Румынии, Пред-карпатско-Балканский нефтегазоносный и Донецкий углегазоносный бассейны Украины); Северной Америки (Западный, Иллинойский, Аппалачский и др. в США и Альберта в Канаде); Казахстана (Экибастузский, Карагандинский); России (Кузнецкий, Каспийский) и Востока Азии (Буреинский бассейн, Бикинская угленосная площадь и площадь острова Сахалина и его шельфа). Указанные бассейны и провинции объединяют общие региональные и разъединяют частные геолого-структур-
ные особенности, нарушающие «равновесие» в закономерностях распространения угольных и нефтегазоносных районов. На рис. 3 показан типовой бассейн Аппалачского надвигового пояса.
Аппалачский бассейн один из крупнейших в мире, в котором пространственно сопряжены каменноугольные месторождения (Аппалачские и Пенсильванские) и месторождения нефтегазовые (Предаппалачские). Бассейн расположен в асимметричном краевом прогибе (широком и пологом западном и узком и крутом восточном бортами) на границе позднегерцинской Аппалачской складчатой системы и древней Северо-Американс-кой платформы (рис. За). Позднепротерозойский (Грен-двильский) выступ фундамента и платформенный чехол перекрыты по надвигу складчатым комплексом Аппалачского надвигового пояса. Месторождения нефти и газа (рис. Зв), угля (рис. 36) приурочены к сравнительно узкой (100-300 км) и протяженной (более 1200 км) зоне Аппалачского плато. Здесь выявлено более 700 месторождений нефти, 1200 газовых и 300 угледобывающих районов с общими запасами соответственно: 535 млн т, 1200 млрд м3 и 1600 млрд т. Нефть в основном легкая и средняя малосернистая. Угли битуминозные до суперантрацитов, преимущественно со средним выходом летучих веществ. Промышленная угленосность приурочена к песчано-глинистым отложениям карбона и перми мощностью до 8 км. Подстилающие кембрийско-девонские карбонатные породы с маломощными прослоями глинистых сланцев и песчаников мощностью до 4-х км являются основными вместилищами нефти и газа до глубин 1500 м. Отдельные месторождения и районы разобщены выступами и куполовидными поднятиями. На северном (канадском) фланге угленосные толщи выклиниваются, а нефтегазоносность, приуроченная к разрозненным одиночным барьерным рифам основания фа-нерозойскош разреза, прослеживается еще на несколько сот километров и достигает уровня протерозойского (Гренвильдского) выступа древней платформы Канады (рис. 26).
Сходные свойства локальных структур характерны и надвиговому поясу Сихотэ-Алинского звена Центрально-Азиатского складчатого пояса (рис. 4) [6, 7]. В центральном и юго-восточном Сихотэ-Алине и его сочленении с докембрийским Бу р с и н с ко - X а н ка йс к и \ I блоком [6] А. К. Седых [16] выделяет ряд протяженных субширот-ных разломных зон с наложенными поперечными угленосными впадинами: Нижне-Бикинской, Верхнее-Бикин-ской, Дальнереченской, Турьерогской, Кавалеровской, Уссурийской, Угловской, Шкотовской, Нарвской и Крас-кинской. Эти структуры подчеркивают: а) ступенчатое погружение блоков и микроблоков Сихотэ-Алинской складчатой системы в северном направлении; б) клавишный рисунок разрывных дислокаций, активизированных в эоцен-четвертичное время; в) сбросовый тип смещений со сдвиговой составляющей до 1 мм в год в сторону океана; г) проявление разрывных и складчатых деформаций в постплиоценовых и современных отложениях; д) региональный характер углеобразования, который протекал на локальных участках и в узком временном
диапазоне, что не свойственно полиформационным осадочным бассейнам. Свидетелями унаследованных поли-хронных структур могут служить Южно-Приморская и Бикинская широтные ослабленные зоны, в которых известны многочисленные депрессии, разобщенные поперечными поднятиями.
Из рис. 4 следует, что различная ориентировка угленосных впадин намечается уже с перми. Следовательно, формирование угленосных впадин, которые могут быть увязаны в структурном плане с нефтеносными провинциями [14], свидетельствует о нестабильной динамике единой широтной структуры глубинного заложения и длительного развития [3]. Так как угленосные впадины представляют собой зоны растяжения и контролируются широтной ослабленной зоной, последняя может рассматриваться как зона сжатия, что и подтверждается на примерах структур Угловского и Бикинского поли-хронных бассейнов (рис. 5, 6).
Принимая во внимание эоцен-олигоценый возраст Угловского и Бикинского бассейнов и Шкотовского месторождения (рис. 7), имеющих соответственно диагональную и меридиональную ориентировку, возникает
предположение о размещении этих бассейнов и месторождения в блоках, испытавших различный геодинами-ческий режим и компенсацию.
Прежде чем перейти к описанию угленосных бассейнов, сделаем важное отступление. Ранее [7, 15] было показано, что приливная энергия системы Земля-Луна-Солнце может иметь колебательный режим, а вариации скорости вращения и наклона экватора к эклиптике в различные периоды главных фаз тектогенеза могут сопровождаться повышением (в случае увеличения угловой скорости вращения Земли) уровня Мирового океана в экваториальных широтах и уменьшением в высоких широтах. При уменьшении угловой скорости должна соблюдаться обратная зависимость. Схема такого своеобразного «конвейера» показывает максимум разрастания морского осадконакопления в интервале 20-40° с.ш. для всех геологических эпох мезозоя-кайнозоя и даже некоторым возрастанием интенсивности в кайнозое [1, 15]. Это означает, что в широтной зоне, вблизи 40° с.ш., совпадающей с южной границей Центрально-Азиатского складчатого пояса максимум разрастания морского осадконакопления совпал с максимумом изме-
Рис. 3. Обобщенная тектоническая схема (А) и схемы Аппалачского каменноугольного (Б) и Предаппалачского нефтегазоносного (В) бассейнов'. ПоЮ.Г. Леонову, Д.С. Сафронову, М.Р. Хоботу.
А: 1 - Грендвильский выступ фундамента древних платформ позднепротерозойский; 2-3 - платформенный чехол фанерозойский: 2 - древней платформы, 3 - позднепалеозойский-кайнозойский; 4-6 - складчатые комплексы основания: 4 - позднеепротерозойские, 5 - ранне-среднепалеозойские (Таконо-Андский пояс Аппалачей), 6 - позднепалеозойские; 7 - впадины орогенные позднепалеозойские; 8 - надвиги (а), разрывы без определения типа (б); Б\ 1 - контур бассейна; 2 - угледобывающие округа с шахтной (а), карьерной (б) и смешанной добычей 5 млн тонн угля в год и более; 3 - синклинали (а), антиклинали (б); 4-6 -зональность метаморфизма битуминозных углей: 4 - с высоким,5 - средним, 6 - низким выходом летучих; В А - Цинцинатская антиклиза; 2-3 - сводовые поднятия: 2 - Финди, 3 - Джессами; 4 - купол Нашвил; 5-6 - Предаппалачский краевой прогиб: 5 -Аппалачское плато, 6 - Аппалачский надвиговый пояс; 7 - антиклинорий Голубых гор; 8 - провинция Пидмонт; 9 - гонтур нефтегазоносного бассейна; 10 - ареалы неглубокозалегающих продуктивных горизонтов; 11 - основные месторождения.
*Примечание. На врезках рис. 3 (Б и В) отчетливо видно пространственное смещение нефтегазовых и угленосных районов по широте и долготе
нения периодичности тектонической активности. Надо заметить, что изменения продолжительности глобальных циклов тектогенеза и, следовательно, влияние приливной системы Земля-Луна-Солнце полностью согласуются с быстро меняющимся геодинамическим режимом и подтверждаются различной ориентировкой угленосных бассейнов, распространением кор выветривания, развитием континентальных красноцветных отложений, наземным базальтовым вулканизмом, соседствующим с мелководными осадками шельфа и прогибов. Таким образом, в дополнение к уже сказанному определяется задача более детального рассмотрения и мезозойско-кай-
нозойского этапа альпийского (тихоокеанского) тектогенеза наряду с ранне фанерозойским.
Фактические данные о ранней и современной активизации угленосных структур многих месторождений подтверждают высказанную зависимость. Например, месторождения Угловского бассейна (рис. 5) приурочены к Южно-Приморской ветви магистрального широтного разлома, в то время какБикинский (рис. 6) располагается в ослабленной зоне фундамента и контролируется парой фронтальных надвигов северо-восточного простирания. Такие особенности угленосных впадин и их га-зонасыщенность указывают на высокую активизацию и
Рис. 4. Схема расположения, наименование и возраст важнейших угленосных площадей и месторождений в ортогональных и диагональных ослабленных зонах Сихотэ-Алиня'.
Серым фоном с цифрами в кружках (1-5) обозначены ослабленные зоны фундамента: 1 - Бикинская, 2 - Максимовская, 3 -Зеркальная, 4 - Маргаритовская и Южно-Приморская, 5 - Арсеньевская.
*Примечание: Прямой шрифт и индекс указывают, что данная группа месторождений и угленосных площадей относится к бурым углям кайнозоя; курсивом показаны каменноугольные площади верхнетриасовые (Монгугайская, Перевозненская и Адамсовская) и нижнемеловые (Фадеевская, Ильичевская, Липовецкая, Константиновская, Пуциловская и Занадворовская). Нижнемеловые месторождения Сучанского каменноугольного бассейна указаны прямым шрифтом. Цифрами показаны месторождения: 1 - Воздвиженское, 2 - Раковское, 3 - Нежинское, 4 - Глуховское, 5 - Тавричанское, 6 - Артемовское и Угловское. Цифрами 1-3 (утолщенный курсив) показаны нижнемеловые каменноугольные месторождения фундамента Угловского бассейна: 1 - Суражевско-Радчихинское, 2 - Подгородненское, 3 - Лянчихинское
Рис. 5. Структурно-тектоническая схема Угловского угленосного бассейна (составлена по материалам А.И. Бурдэ, Ю.Б. Евланова, Н.Г. Мельникова и др.).
1 - пески, базальты неоген-плиоценовые; 2 - галлечники, песчаники, лигниты миоценовые; 3 - песчаники, алевролиты, конгломераты, туфы олигоценовые; 4 - песчаники, аргиллиты, бурые угли эоцен-олигоценовые; 5 - песчаники, алевролиты, окаменевшая древесина нижне-верхнемеловые; 6 - песчаники аркозовые, конгломераты, алевролиты, каменные угли нижнемеловые; 7 - песчаники, каменные угли верхнеюрские; 8 - алевролиты среднеюрские; 9 - песчаники, кварциты, каменные угли, туфоконгломераты верхнетриасовые; 10 - песчаники, алевролиты, ракушечники среднетриасовые; 11 - алевролиты, песчаники, конгломераты нижнетриасовые; 12 - алевролиты, песчаники, конгломераты, известняки, порфириты верхнепермские; 13 - вулканогенно-осадочная толща верхнепермская; 14 - песчаники, алевролиты, туфы нижнепермские; 15 - песчаники аркозовые, гравелиты, сланцы среднедевонские; 16 - гранитоиды позднемеловые; 17 - граниты, диориты, альбитофиры, диабазы малые интрузии раннепермские; 18 - разломы установленные (а), предполагаемые (б), перекрытые (в); 19 - надвиги широтной ослабленной зоны фундамента; 20 - углепроявления; 21 - нефтегазопроявления (б); 22 - линии простирания угленосных впадин: числитель градусы; знаменатель время заложения. В кружках показаны месторождения каменного (1-5) и бурого (6-8) угля
проницаемость ортогональных и диагональных структур в целом, что многократно усиливает экранный фактор как необходимое условие при прогнозировании нефтяных залежей в структурах с периодически меняющимися геодинамическими режимами.
В Угловском угленосном районе [16] впадины-Углов-ская и Шкотовская (рис. 5, 7) рссматриваются как замкнутые тектонические бассейны, возникшие в условиях приразломных грабенов. По своей сути грабены являются составными звеньями рифтовых долин Амурского и Уссурийского заливов и являются их продолжением в глубь материка. Обе впадины заполнены близко одновозрастными угленосными отложениями эоцен-миоцена суммарной мощностью до 1,5 км. Фундамент впадин характеризуется развитием позднепалеозойских грани-тоидов и песчано-алевролитовых отложений перми, триаса, юры и мела, отграниченных от смежных блоков суб-широтными разломами. По этим признакам впадины
близки по времени образования. При ближайшем рассмотрении, по нашему мнению, Угловская и Шкотовская впадины являются структурами антиподами. Первая (рис. 5) заложена на сбросовом уступе древнего глубинного разлома (Партизанского) субширотнош постирания. Вторая (Шкотовская, рис. 7), хотя и наследует глубинный широтный разлом, располагается в строго диагональной зоне глубинного Арсеньевского разлома. Этот разлом разобщает структурно-вещественные комплексы собственно Сихотэ-Алинского аллохтона и прогиба Ар-сеньевской подзоны.
Особенностью современной структуры Угловского угленосного района (рис. 5), также как и Шкотовского (рис. 7), являются сквозные современные дислокации широтного простирания, проявленные как в угленосных толщах, так и в перекрывающих песчано-галечниковых отложениях неогена, базальтах и в современных глинах и суглинках. Уместно также отметить увеличение тре-
Рис. 6. Структурно-тектоническая схема Бикинского буроугольного месторождения (составлена по материалам геологических съемок Прморгеолкома).
1 - базальты, в основании галечники, пески верхнемиоцен-плиоценовые; 2 - песчаники, алевролиты, аргиллиты, бурые угли эоцен-среднемиоценовые; 3-4 - андезитобазальты, андезиты, базальты; 5 - алчанский дацитоандезитовый вулканический комплекс; 6 - песчано-алевролитовый олистостромовый комплекс средне-верхне юрский; 7 - песчаники, алевролиты, гравелиты, конгломераты, туффиты, каменные угли верхнетриасовые; 8 - гранитогнейсы, кристаллические сланцы протерозойские; 9 -маласса сеноманская, песчаники, гравелиты, конгломераты; 10 - кремниевые сиениты, туфы пепловые, туффиты, гипербазиты, нижне-верхнепермские перемещенные; 11 - маласса кампанская, конгломераты, алевролиты, аргелиты, линзы каменных углей; 12 - песчаники, алевролиты, конгломерты, гравелиты, каменные угли апт-альбские; 13 - алевролиты, песчаники, известники, олистостромовый(?) верхнепермский комплекс; 14 - нефтепроявления; 15 - разновидности разрывов: а) сбросо-сдвиги; в) надвиги; г) предполагаемые перекрытия; 16 - линия простирания впадин и глубоких прогибов, цифрами и латинскими буквами указаны: усредненное простирание впадины в градусах и период образования впадины
щиноватости при переходе на нижние уровни депрессий. Эта зависимость выражена контрастно на участках перехода угленосных отложений кайнозоя в мезозойский или палеозойский фундамент. Вероятно, это связано с условиями изменения унаследованного и наложенного режима развития впадин односторонним сжатием, что вызывает перекос блоков и асимметрию складчатости (рис. 8).
Бикинское буроугольное месторождение (рис. 6) включает территорию двух депрессий на участке их сопряжения. Здесь распространены пермские и мезозойс-ко-кайнозойские вулканогенно-осадочные толщи общей мощностью 6-8 км, залегающие с перерывом на протерозойских гранито-гнейсах и кристаллических сланцах. Фланги прогиба ограничены крупными надвигами северо-восточного простирания и перекрыты песчано-сланцевыми толщами эоцен-плиоцена. Угленосные отложения эоцен-миоцена с бурыми углями, сидеритовыми конкрециями и прослоями общей мощностью около 1500 м разделены на три свиты: нижнюю угленосную; среднюю безугольную; верхнюю угленосную. Свиты залегают
несогласно на триасово-юрских терригенных и вулкано-генно-кремнистых отложениях и выходят на поверхность или под современные рыхлые отложения и базальты. Слагают асимметричные брахисинклинали и перекрыты верхнемиоцен-плиоценовыми галечниками, песками, глинами и базальтами мощностью до 500 м. Падение пород пологое, на флангах до 40-50°. Совокупность складчатых и разрывных дислокаций указывают на медленное прогибание межгорной впадины в условиях сжатия-расширения (встречное направление падения надвигов относительно прогиба и наличия в подстилающих отложениях молассовых толщ). Угленосные пласты группируются в серии и часто «сливаются», достигая по мощности 30 м и более. В углях присутствует германий и иттрий в промышленных концентрациях. На месторождении известны многочисленные проявления нефти и спонтанные выделения газа [14].
Из анализа рис. 5-8 можно сделать вывод, что угленосные впадины возникли в различные эпохи, при этом условия угленакопления и геодинамический режим в позднемезозойские и кайнозойские периоды менялись с
определенной периодичностью, свойственной как в целом региону, так и отдельным его звеньям. Геодинами-ческий режим обеспечивает смену периодов растяжения земной коры на сжатие [7, 16]. Это способствует активизации ослабленных зон ортогонального или диагонального простирания, поэтому внутри каждой «внутрифор-мационной» фазы одного и того же цикла тектогенеза направления основных разломов (впадин и угленосных отложений) осложнены как главными, так и вторичными складчатыми и разрывными дислокациями. Эта особенность характерна для разновозрастных впадин всех месторождений. Азимутальное склонение угленосных впадин относительно меридиана по времени составляет: 1) верхняя пермь - субширотное; 2) верхний триас -от широтного к диагональному; 3) верхняя юра - субширотное: 4) нижний и верхний мел - 45-50°; 5) эоцен-олигоцен - 55-60°; 6) миоцен - 60-65°.
Впадина Шкотовского месторождения имеет четко выраженный узкий сравнительно неглубокий прогиб и линейный тип, обусловленный парой параллельных разломов субмеридионального простирания (рис. 8), ограничивающих распространение угленосных отложений на протяжении 30-35 км и площади около 200 км2. Для Ар-темовского месторождения осевое простирание составляет 45°. Угленосные отложения шкотовской и угловс-кой свит (эоцен-олигоцен) залегают с перерывом на ту-фогенно-осадочной толще, предположительно, верхнего мезозоя и перекрыты песчано-галечниковыми отложениями и базальтами неогена.
Основываясь на этих данных, можно заключить: начиная с эоцена, вся территория Сихотэ-Алиня была вовлечена в мощную активизацию. Активизация выразилась в смене геодинамического режима, поэтому отразилась, главным образом, на возрожденных ортогональных ослабленных зонах. Смена геодинамического режима произошла в краткосрочном отрезке во времени, благодаря чему угленосные отложения ослабленных зон ортогонального плана оказались разобщены на серии субши-ротных грабенов второго порядка относительно рифтогенных (см. принцип козырька и рис. 7, 8) [7] и смещены в сторону океана.
В общем случае динамика развития мезозойских и кайнозойских горстов и впадин периодически менялась с широтной активной фазы разрыва, диагональной заполнения синрифтовыми или пострифтовыми вулкано-генно-осадочными угленосными отложениями. Поэтому при региональном прогнозе особое внимание следует обращать на обширные зоны теплого и жаркого климата на рубеже девона и карбона (см. рис. 4), сопровождавшихся уникальными скоплениями углеводородного сырья в районах современных умеренных широт. Восточноазиатский сектор Центрально-Азиатского пояса входит в такой регион, в разрезе которого известны карбонатные породы непрерывного разреза карбон - пермь (по некоторым оценкам включая мезозой). Это многократно увеличивает вероятность более широкого распространения грубообломочных и тонкослоистых толщ раннего фанерозоя, особенно в краевом прогибе. Известно [3-5], что аллохтоны, проявленные в мезозое и кайно-
зое, перемещались в эту структурно-формационную зону и выходили за ее пределы. Следовательно, в Сихотэ-Алине существует реальная возможность развития (сходных Аппалачам, Скалистым горам, Кавказу и Альпам) объемных скоплений и месторождений углеводородного сырья в структуре краевого прогиба и надвигового пояса, где, кроме месторождений в мезозойско-кайно-зойских формациях, возможно распространение месторождений палеозойских и в палеозойских отложениях, не выходящих на поверхность или тектонически перекрытых.
Этот тезис актуален, так как к ослабленным зонам фундамента тяготеют купола астеносферы и окна фундамента [6]. Купола астеносферы могут достигать уровня подошвы земной коры [6,7]. В условиях активизации на флангах и в апикальных частях таких куполов широко распространены гравитационные обрушения, высоко проницаемые коллекторы-ловушки и каналы, благоприятные для нефтегазонакопления и флюидопотока.
Суммируя вышесказанное, можно заключить: Сихо-тэ-Алинский надвиговый пояс представляет особый ин-
[
Рис. 7. Тектоническая схема Шкотовского буроугольного месторождения (Шкотовская впадина, Угловский район), поА.К. Седых
1 - предположительно верхнепермские алевролиты и мелкозернистые песчаники туфогенные; 2 - верхнетриасовые и нижнемеловые угленосные отложения; 3 - верхнемеловые туфо-генно-осадочные отложения; 4 - эоцен-олигоценовые угленосные отложения угловской (верхней) и шкотовской (нижней) свит; 5 - нижне-средне миоценовые угленосные отложения; 6 - разрывы меридиональные (а) и широтные (б); 7 - относительное смещение блоков; 8 - ось асимметричной синклинали Шкотовской впадины; 9 - шахты (Смоляниновская) и эксплу-отационные разрезы (Смоляниновский). Цифрами в кружках показаны тектонические блоки: Северный (I) и Южный (П)
Рис. 8. Геологический разрез. Месторождение Шкотовское, поА.И. Обжирову.
1 - базальты, покров; 2 - пески, галечники, неоген; 3 - конгломераты, песчаники, алевролиты, аргиллиты, пласты бурых углей, угловская свита, эоцен-олигоцен; 4 - нижняя угленосная толща (шкотовская свита); 5 - туфогенно-осадочная толща предположительно верхнепермская; 6 - разрывы; 7 - угольный пласт и его индекс; 8 - места отбора проб на газоносность: метанонос-ность, м3/т (числитель) и содержание метана, % (знаменатель).
Примечание: на разрезе четко видно несогласное залегание базальтов и галечников на размытой поверхности угленосных отложений и субмеридиональное простирание контурных разломов эоцен-олигоценовой рифтогенной впадины
терес как объект нефтегазонакопления в тектонически экранированном фундаменте, осложненном региональными и локальными структурными несогласиями угленосных впадин, развитых вдоль грабенов глубинных разломов ортогонального и диагонального плана. В тоже время в разрезе кайнозойских угленосных впадин установлены конседиментационные и постседиментацион-ные безугленосные комплексы вулканогенно-осадочно-го генезиса. Это указывает на глубокое проникновение моря (трансгрессии) по сравнительно узким прогибам, многие из которых могут быть перекрыты четвертичными глинами и базальтами, что в совокупности дает основание говорить о широком распространении благоприятных приповерхностных структур для локализации месторождений угля, нефти и газа. Сходные суждения мы находим у Н.Г. Мельникова и др. [10].
Выводы
Сихотэ-Алинское звено Восточноазиатского сектора Трансструктурной зоны по геологическим, геофизическим и газо-геохимическим критериям - высоко перспективный регион для поиска и разведки углеводородных месторождений на всей территории и прилегающей акватории Японского моря, Татарского пролива и залива Петра Великого. Прогнозные ресурсы (по аналогии с Предаппалачским бассейном) оцениваются в 500 млн т нефти. Такой прогноз вытекает из сочетаний благоприятных признаков для генерации нефти в традиционных и новых типах коллекторов-ловушек, широко распространенных в надвиговом поясе, в его основании и на его сопряжении с Ханкайским массивом и шельфом Японского моря.
Формирование угленосных впадин приурочено к ослабленным зонам, рифтогенным горстам и фронтальным частям тектонических покровов. В этих условиях рост вертикальных амплитуд резко усиливает эрозию поднятых блоков и обеспечивает быстрый снос обломочного материала к подножию, вызывая ускоренное развитие поднятий и впадин. Большинство впадин заполнено дву-
мя комплексами горных пород: а) тонкослоистые песча-но-сланцевые толщи с пачками угленосных и газоносных отложений; б) молассовый и вулканогенный комплекс, обычно угленосный. По этим признакам молассо-вые отложения часто являются надежным индикатором угленосности, а их нижние горизонты служат предвестниками нефтегазоносности.
Особенность глубинного разреза территории подчиняется общей закономерности движения масс к океану. В результате опережающего движения верхних горизонтов литосферы формируется козырек [5-7]. Часть козырька, расположенная в «висячей» области, характеризуется сокращенной мощностью литосферы, благодаря чему проводящая зона астеносферы сохраняет один и тот же гипсометрический уровень в зоне козырька и тыловой его части. В такой ситуации вдоль висячей области формируется купол, происходит подъем астеносферы, выпадение или выклинивание нижних слоев литосферы. Кровлю купола в приповерхностных структурах трассируют вулканические депрессии, грабен синклинали, ортогональные разломы и, что важно - гидротермальные поля с нефтегазовой минерализацией (участки Узоно-Гейзерный, Большого Семячика и Карымс-ко-Жупановский).
Ожидаемые коллекторы-ловушки для объемных концентраций нефти и газа следующие: палеозойские вул-каногенно-осадочные и вулканогенно-кремнистые толщи и рифогенные биогермы в кровле фундамента и основании тектонических покровов; рифтогенные структуры; синрифтогенные осадочные и вулканогенные толщи; тектоностратиграфические перекрытия; рассланце-ванные эпидот-хлоритовые и олистостромовые толщи; структуры кольцевого типа.
В разряд структур, благоприятных для локализации углеводородного сырья, выделены: а) скрытые «малоактивные» ослабленные зоны фундамента; б) диагональные и ортогональные глубинные разломы; в) передовой прогиб на стыке Б у р с и не ко - X а н ка йс ко го и Сихотэ-Алин-
ского мегаблоков; г) пограничные области Центрально-Азиатского складчатого пояса; д) площади распространения осадочных, в том числе угленосных бассейнов, черносланцевых толщ, мощных излияний кайнозойских базальтов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Авсюк О. С. и др. Широтная зависимость областей осадконакопления как проявление хода приливной эволюции Земля-Луна-Солнце // ДАН, 2005. Т. 402, № 5. С. 643-646.
2. Гладенков Ю.Б., Баженов О.К. Гречин В.И., и др. Кайнозой Сахалина и его нефтегазоносность. М.: ГЕОС, 2002. 224 с.
3. Изосов Л.А., Мельников Н.Г. О чешуйчато-покровных структурах Западного Приморья // Тихоокеан. геология. 1988. № 6. С. 47-53.
4. Калягин А.Н. О соотношении аллохтонных и автохтонных структур в Приморье // Геология дна Тихого океана и зоны перехода к Азиатскому континенту. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. С. 60-69.
5. Калягин А.Н., Абрамов В. А. Особые геологические принципы и критерии трансструктурного уровня при прогнозе скрытых глубокозалегающих угольных и нефтегазовых месторождений в пределах Мендоси-новской трансокеанической системы Пацифики (на примере Дальневосточного региона) // Тр. Между-нар. конф. по проблемам угольного и нефтегазового ТЭК(а). Владивосток: ДВГТУ; ТАНЭБ, 2002. С. 75-101.
6. Калягин А.Н., Абрамов В. А. Основы трансструктурной геологии в океанологии и металлогении. Владивосток: Дальнаука, 2003. 348 с.
7. Калягин А.Н. Тектоника и металлогения Северо-Тихоокеанской Трансструкгурной зоны // Региональные проблемы. 2007. № 8. С. 51-62.
8. Калягин А.Н., Обжиров А.И., Абрамов В.А., Коро-вицкаяЕ.К. Региональный прогноз нефтегазоносных провинций и районов с трансструктурных позиций. Геология морей и океанов. М.: ГЕОС. 2007. Т. II. С. 124-126.
9. Калягин А.Н., Коровицкая Е.В. Принципиальные различия тектонических структур угленосных впадин Восточноазиатского сектора Трансструктурной зоны. Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. М.: ГЕОС. 2008. Т. I. С. 375-379.
10. Мельников Н.Г., Изосов Л. А. Кайнозойские тектонические покровы и перспективы угленефтегазоносно-сти Приморья//Геотектоника. 1990. № 3. С. 80-87.
11. Натальин Б.А., Фор М., Монье П. и др. Анюйский метаморфический купол (Сихотэ-Алинь) и его значение для мезозойской геодинамической эволюции восточной Азии // Тихоокеан геология. 1994. № 2. С. 17-21.
12. Неволин П.Л. Этапы и механизмы формирования структуры Партизанского угольного бассейна (Южное Приморье) // Закономерности строения и эволюции геосфер. Хабаровск: ДВО РАН, 1998. С. 246-248.
13. Немировская И. А. Углеводороды в океане (снег-лед-вода-взвесь-донные осадки). М.: Научный мир, 2004. 328 с.
14. Обжиров А.И., Гресов А.И., Шакиров РБ. и др. Ме-танопроявления и перспективы нефтегазоносности Приморского края. Владивосток. Дальнаука, 2007. 167 с.
15. Одесский И. А. Ротационно-пульсационный режим Земли - источник геосферных процессов. СПб.: СПГТУ, 2005. 100 с.
16. Седых А.К. Вероятность землетрясений на территории Приморья (по данным сдвиговых деформаций на буроугольных месторождениях) // Вестник ДВО РАН. 1992. № 1-2. С. 123-130.
17. Симоненко С.В. Термогидрогравидинамика Солнечной системы. Находка: Институт технологии и бизнеса, 2007. 159 с.
18. Kroence L and Nemato К. Marine geology of the Hess Rise. 2. Basement morphology, sediment thickness, and structural geology // J. Geophysical res. 1981. Vol. 86. P. 9259-9278.
The general tendency of global synchronism and recurrence of slow natural events in the plutonic faults zones determining dimensional orientation of imposed and inherited upheavals and troughs of the lithosphere is considered. These structures relation with coal and oil progressing is shown. This allows carry out the regional correlation of geological events and the prognoses estimation.
