CC BY
55
УДК 551.73(571.1)
В.А. Никишин1, Н.А. Малышев2, А.М. Никишин3, В.В. Обметко4
ПОЗДНЕПЕРМСКО-ТРИАСОВАЯ СИСТЕМА РИФТОВ ЮЖНО-КАРСКОГО ОСАДОЧНОГО БАССЕЙНА
В пределах Южно-Карского бассейна на основе новых геофизических данных выделается система рифтовых впадин. Время формирования рифтов по аналогии с Западно-Сибирским бассейном — поздняя пермь—ранний триас. Предположительно в середине триаса в рифтах, приближенных к Новой Земле, происходили инверсионные процессы. Морфологически рифты представлены в основном полуграбенами. В плане они образуют замкнутые изометричные впадины, сходные по форме с бассейнами типа pull-apart, образовавшиеся в результате левосторонней транстенсии. Образования верхнего триаса слагают нижнюю часть пострифтовтого чехла и распространены по всей площади бассейна.
Ключевые слова: Южно-Карский осадочный бассейн, рифт, транстенсия, инверсия.
The rift system was defined within the South Kara basin based on new geophysical data. The time of rift origin is Late Permian — Early Triassic by analogy with the West Siberian basin. Inversion movements took place in about Middle Triassic in rifts, close to the Novaya Zemlya archipelago. From a morphologic view, the rifts are mainly half grabens. In a plan view, the rift basins form close isometric depressions like pull-apart basins. They were formed as a result of left-side transtension. The Upper Triassic sediments represent the lowest part of the postrift sedimentary cover, overlaying the whole basin.
Key words: South Kara sedimentary basin, rift, transtension, inversion.
Введение. В пределах Западно-Сибирского ме-габассейна хорошо известна пермско-триасовая рифтовая система, которая в основных чертах по данным грави-магниторазведки, бурения и сейсморазведки впервые была выделена в работах В.С. Суркова [Конторович, Сурков, 2000; Surkov et al., 2000]. Южно-Карский осадочный бассейн — северное продолжение Западно-Сибирского мегабассейна в акватории Карского моря. В его пределах ранее также были выделены многочисленные пермско(?)-триасовые рифты [Шипилов, Тарасов, 1998; Шаров и др., 2005; Шипилов, Шкарубо, 2010]. Наиболее четко они фиксируются по данным региональных сейсмических работ [Ivanova et al., 2006; Roslov et al., 2009; Никишин и др., 2011]. К настоящему времени в регионе выполнен значительный объем новых сейсмических исследований, в целом южная часть Карского моря изучена сравнительно хорошо (рис. 1). В ее пределах отработано 135,5 тыс. км профилей МОГТ 2D, проведены комплексные геолого-геофизические работы по региональным трансектам 3-АР (Белое море — о. Пионер) и 2-АР (арх. Новая Земля — п-ов Ямал). На островах Белый и Свердруп в пределах акватории пробурены поисково-разведочные скважины Белоостровские 1, 2 и Свердрупская 1. В 2007 г. ОАО «Севморнефтегеофизика» отработано 8000 км сейсмических профилей МОГТ в пределах приновоземельской части шельфа.
Наличие современных сейсмических материалов хорошего качества позволяет существенно уточнить структурный план основания Южно-Карского осадочного бассейна, выделить рифтовые прогибы, изучить их строение и историю формирования.
Структура рифтовой системы в основании Южно-Карского бассейна. В разрезе Южно-Карского осадочного бассейна выделяются два крупных осадочных комплекса: синрифтовый позднепермско(?)-среднетриасовый и пострифтовый терригенный позднетриасово-кайнозойский (рис. 2).
Рифтовые прогибы и впадины в Южно-Карском бассейне представлены в морфологическом отношении в разрезах в основном полуграбенами, реже грабенами, группирующимися в рифтовую систему. В целом эта рифтовая система представлена обособленными прогибами и впадинами, которые протягиваются преимущественно в северо-восточном направлении параллельно Пайхойско-Новоземельской складчато-надвиговой области. Изометричные впадины имеют, как правило линейные размеры, 20x40 км или 60x80 км. Характерно, что впадины и депрессии не образуют единую линейно ориентированную погруженную область, а расположены обособленно, разделены небольшими узкими перемычками. В то же время депоцентры прогибов расположены либо в центральных частях впадин, местами распадаясь на два и более обособленных депоцентра, либо тяготе-
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, аспирант, e-mail: [email protected]
2 ОАО «НК Роснефть», докт. геол.-минер. н., e-mail: [email protected]
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, заведующий кафедрой региональной геологии и истории Земли, профессор, докт., геол.-минер. н., e-mail: [email protected]
4 ОАО «РН СахалинНИПИморнефть», канд. геол.-минер. н., e-mail: [email protected]
Рис. 1. Схема геолого-геофизической изученности Южно-Карского бассейна. Линии показывают положение сейсмических профилей. Показаны скважины, пробуренные в
море, и их названия
ют к ограничивающему их разлому. Мощность их осадочного, предположительно позднепермско(?)-триасового выполнения изменяется от 1 до 5 км, а глубинные отметки современных депоцентров варьируют от 7 до 12 км.
С юга не север в составе Южно-Карской рифто-генной зоны выделяются следующие грабенообразные прогибы: Медвежий, Южно-Ноябрьский и СевероНоябрьский, Благополучия, Дальний, Нансеновский, Северо-Нансеновский, Русановский и Ленинградский (рис. 3).
По особенностям строения рифтовые прогибы и впадины можно условно разделить на две группы. В первой группе отмечаются признаки инверсии тектонических движений, а во второй они отсутствуют. В первой группе рифтов синрифтовый комплекс осложнен антиклинальными складками конседи-ментационной природы. В сводах таких складок от-
мечены характерные «слои роста» и уменьшение мощности слоев.
Осадочное выполнение риф-товых прогибов и депрессий, где не выявлены процессы инверсии, представлено моноклинальной толщей пород с достаточно четкой параллельно-слоистой волновой картиной на сейсмических разрезах.
Прогиб Медвежий, расположенный в юго-западной части бассейна, представляет собой грабен, ограниченный двумя разломами (рис. 4, профиль A—A'). В его осадочном выполнении выделяется треугольная в разрезе толща, которая характеризует активную фазу грабенообразования. В Медвежьем прогибе отмечены инверсионные процессы, обусловившие образование антиклинальной складки. Характерно, что прогиб в плане имеет ромбовидную форму и ограничен, помимо главных разломов, второстепенными нарушениями, которые диктуют такую форму прогиба.
Северо-восточнее расположена Южно-Ноябрьская впадина. Она ограничена разломом в западной части. Северо-Ноябрьский прогиб представляет собой в морфологическом отношении грабенообразный прогиб сложной геометрии (рис. 4, профиль B—B'). Он ограничен разломами в западной и северных частях. В осадочном выполнении здесь также выделяется треугольная линза пород, маркирующая главную фазу грабенообразования. Среди всех рифтовых прогибов и впадин Южно-Карского бассейна погруженная область, образованная Северо-Ноябрьским прогибом и ЮжноНоябрьской впадиной, самая большая по площади. Ее западная и северо-западная границы контролируются разломами, пересекающимися под прямым углом.
Северо-западнее Ноябрьского прогиба расположен грабенообразный прогиб Благополучия, это полуграбен без признаков инверсии. Полуграбен дальний расположен ближе к арх. Новая Земля. Его линейные размеры существенно меньше вышеописанных. В прогибе наиболее ярко проявлены инверсионные складки (рис. 5, профиль C—C').
В северо-восточной части Южно-Карской риф-товой зоны расположены Нансеновский и Северо-Нансеновский прогибы. Нансеновский прогиб, как и большинство описанных выше впадин и прогибов, представлен полуграбеном без признаков инверсии (рис. 5, профиль D—D'). Северо-Нансеновский
Северо-Ноябрьский Русановский
Южно-Ноябрьский Русановский
б-1 -
I с
Рис. 2. Региональные трансекты 2-АР и 3-АР, иллюстрирующие основные осадочные комплексы Южно-Карского бассейна
прогиб построен проще. Он представлен узким, но не протяженным в плане грабеном, выполнен пологозалегающими осадочными толщами.
В юго-восточной части ЮжноКарского бассейна выделаются Русановский и Ленинградский прогибы. Первый имеет в плане округлую форму с очень узким и локальным депоцентром. Ленинградский прогиб отделен от всех вышеперечисленных прогибов достаточно обширной в плане перемычкой. Он состоит из трех узких изолированных депоцентров, которые в плане образуют впадины почти правильной округлой формы с мощностью осадочного выполнения больше 5 км.
В целом синрифтовый комплекс представляет собой в разрезе призму отложений. При более тщательном рассмотрении ее в разрезе можно выделить осадочную толщу треугольного строения, накопление которой совпадает с главной фазой наиболее активного формирования полуграбена. Такая толща прослеживается в разрезе многих прогибов.
Рис. 3. Карта толщин отложений позднепермско(?)-триасового возраста. Составлена по данным ОАО «НК Роснефть»: 1 — основные сбросы; 2 — зона проявления инверсионных тектонических движений, предположительно в середине триаса; 3 — бассейны (1 — Медвежий, 2 — Южно-Ноябрьский, 3 — Северо-Ноябрьский, 4 — Благополучия, 5 — Нансеновский, 6 — Северо-Нансеновский, 7 — Дальний, 8 — Русановский, 9 — Ленинградский); 4 — положение линий сейсмических профилей, показанных на рис. 2,
4, 5
f, с
Рис. 4. Выраженность Медвежьего и Северо-Ноябрьского рифтовых прогибов на сейсмических профилях A—A' и
B—B' соответственно
Инверсия тектонических процессов устанавливается по осложнению синрифтового комплекса антиклинальными складками конседиментационной природы. Как правило, они представлены высокоамплитудными ярко выраженными складками либо серией малоамплитудных поднятий. Характерно, что в конце формирования антиклинальных поднятий, судя по сейсмическим данным, прослеживается эпизод эрозии, который устанавливается по срезанию кровли сводов некоторых антиклиналей (рис. 6). В целом антиклинальные поднятия не прослеживаются в вышележащих отложениях и перекрываются моноклинально залегающей позднетриасовой(?) маломощной толщей. Рифты с признаками инверсии расположены на западе Южно-Карского бассейна вдоль полосы, параллельной Новой Земле. По этим признакам мы связываем процессы инверсии в рифтах с тангенциальным сжатием в процессе формирования Пайхойско-Новоземельской складчато-надвиговой области. Вполне вероятно, что инверсия рифтовых прогибов на западе Южно-Карского бассейна и фаза киммерийской складчатости на Новой Земле происходили синхронно примерно в середине триасового времени. Этот вывод уточняет время начала складчатости на Новой Земле, ранее относимое примерно к границе триаса и юры [Кораго и др., 1992].
Возраст рифтинга. Известно, что в позднепермско-раннетриасовое время в большом масштабе проявился
базальтовый магматизм на Сибирской платформе и на территории Западной Сибири. На платформе в большом количестве изливались базальты. В пределах Западной Сибири магматические образования выполняли основание рифтовых прогибов [Сараев и др., 2009; Surkov et al., 2000; Saunders et al., 2005].
Известно, что в основании Западно-Сибирского мегабассейна выделяется серия рифтогенных зон (Худосейская, Худоттейская и Колтогорско-Урен-гойская). По результатам анализа всех сейсмических данных в пределах Южно-Карского бассейна выделяется одноименная рифтовая зона.
Рифты Западной Сибири изучены неравномерно. Типичный пример — Колтогорско-Уренгойская риф-товая зона, в пределах которой пробурена Тюменская сверхглубокая скважина (ТСГ-6). Рифтовый комплекс имеет здесь толщину более 1 км (полностью не вскрыт) и представлен в основном базальтами со значением изотопного возраста в диапазоне 250±2 млн лет [Сараев и др., 2009; Reichov et al., 2005, 2009; Kuzmin et al., 2010]. Эти датировки показывают, что формирование рифтогенных прогибов началось на рубеже перми и триаса.
На северном продолжении Колтогорско-Уренгой-ской рифтовой зоны (или одной из ее ветвей) пробурена Ен-Яхинская скважина (СГ-7) глубиной 8250 м (данные НПО «Недра», Ярославль). Она вскрыла весь пермотриасовый разрез. В его основании залегает
5 км
t, с
Рис. 5. Выраженность Дальнего и Нансеновского рифтовых прогибов на сейсмических профилях C—C' и D—D'
соответственно
толща базальтов толщиной более 1,3 км (основание прогиба не вскрыто). Эта толща подобна той, которая установлена в скважине ТСГ-6. Вполне вероятно, что эти базальты имеют аналогичный возраст (250±2 млн лет), хотя точных датировок их возраста пока нет. Выше базальтов залегает толща глин, алевролитов, песчаников и карбонатов толщиной около 1250 м с возрастными датировками от середины раннего триаса до конца триаса. Отложения нижнего триаса можно отнести к синрифтовому комплексу, а разрез начиная со среднего триаса — к пострифовым образованиям.
На южном продолжении Колтогорско-Уренгой-ской рифтовой зоны пробурена скважина Николь-ская-1, она вскрыла около 1100 м пермотриасового и триасового синрифтового комплекса, сложенного базальтами, вулканогенно-осадочными и осадочными породами [Сараев и др., 2009]. По образцам из базальтов керна получены следующие Ar—Ar-датировки возраста: 272,9±10, 249±3 и 247,5±2,9 млн лет [Сараев и др., 2009], что также свидетельствует о возможном начале рифтинга в конце перми—начале триаса. На южном окончании Худосейской рифтовой зоны получены возрастные датировки базальтов 250±1,5 млн лет [Бочкарев и др., 2010б; Kuzmin et а!., 2010].
f,c
Рис. 6. Инверсионная структура в пределах Северо-Ноябрьского прогиба, показанная прямоугольником на рис. 4 (профиль
A—A')
Так как рифтовая зона в Южно-Карском бассейне, вероятно, представляет продолжение системы рифтов Западной Сибири, то можно предположить, что основ-
Рис. 7. Схема строения рифтовой системы Южно-Карского бассейна (А). Стрелки показывают примерную ориентировку сдвиговых смещений в пределах бассейна. На врезке (Б) показана модель строения осадочных прогибов, сформированных в обстановке транстенсии (сдвиго-растяжения), по [Wu et al., 2009; Leeder, 2011]: 1 — бассейн типа чистый пулл-апарт, 2 — транстенсионный бассейн, 3 — отрицательная цветковая структура
ная фаза рифтинга имела место примерно в конце перми—раннем триасе. Кроме того, можно также предположить, что в низах разрезов рифтов ЮжноКарского бассейна будут развиты толщи базальтов.
На ряде сейсмических разрезов видно, что отражающий горизонт, приуроченный к подошве плитного юрско-мелового комплекса, хорошо прослеживается с суши в акваторию Карского моря, и юрские отложения перекрывают рифтовый комплекс [Конторович, 2009]. Таким образом, можно с достаточной степенью уверенности констатировать, что возраст формирования рифтовых прогибов в пределах Южно-Карского бассейна доюрский.
Доюрский комплекс пород в Южно-Карском бассейне в свою очередь мы подразделяем на синриф-товый и пострифтовый. Возрастных датировок границы между ними на настоящий момент нет. Граница предположительно прослежена нами на сейсмических профилях в средней части триаса. Примерно в этой же средней части разреза на сейсмических профилях отмечаются признаки инверсии тектонических движений в рифтах, расположенных вблизи арх. Новая Земля. На основе этих данных можно сделать вывод, что фаза инверсии в рифтах приходилась примерно на середину триасового периода.
Генезис прогибов. Морфология и пространственное расположение рифтовых прогибов указывают на особый механизм их формирования. Как отмечено выше, рифтовые прогибы не образуют в плане единую линейно вытянутую погруженную область, а расположены относительно удаленны один от другого и имеют изометричную форму в плане. Все эти при-
знаки не характерны для классических как палео-, так и современных рифтовых структур.
В настоящее время осадочные бассейны, ограниченные в основном сбросами (так называемые бассейны растяжения), делятся на три типа, охарактеризованные, например, в [Wu et al., 2009; Leeder, 2011; Никишин, 2002]: 1) рифтовые (прогибы и впадины ограничены сбросами, не связанными сдвигами между собой); 2) бассейны типа pull-apart (бассейны в зоне изгиба сдвига в плане, при этом направление главного сдвига параллельно направлению движения блоков); 3) транстенсионные бассейны (бассейны сдвиго-растяжения, направление движения блоков не параллельно направлению движения по сдвигам). Исходя из этой классификации отдельные позднепермско(?)-триасовые прогибы и впадины Южно-Карского бассейна можно рассматривать как транспрессионные или как прогибы и впадины типа pull-apart. Этот вывод следует из анализа расположения позднепермско-триасовых разломов и депоцентров бассейнов (рис. 7). Отметим, что в настоящее время по имеющимся данным невозможно однозначно наметить зоны сдвигов, однако, исходя из общего структурного рисунка, можно допустить, что бассейны формировались в условиях левосторонней транстенсии.
На территории позднепермско(?)-триасовой рифтовой системы Южно-Карского бассейна предполагается наличие позднепалеозойского (герцин-ского) фундамента, сформировавшегося в результате складчато-надвиговых процессов к середине перми [Drachev et al., 2010; Бочкарев и др., 2010а]. Таким образом, если в середине пермского периода в регионе еще имели место крупномасштабные складчато-надвиговые деформации, а в конце перми уже проявилась фаза растяжения со сбросообразова-нием, можно предположить, что такой тип рифтинга был связан с коллапсом орогена [Никишин, 2002]. Для рифтовых бассейнов, образованных в результате коллапса орогенов, типичны значительные сдвиговые процессы [Никишин, 2002]
Выводы. 1. В основании Южно-Карского бассейна проявлена рифтовая система, которая формировалась, вероятно, в конце перми(?)—раннем триасе. Предполагается, что время формирования этой риф-товой зона было синхронно со сходными событиями в Западно-Сибирском мегабассейне.
2. Примерно в середине триаса рифты ЮжноКарского бассейна, расположенные ближе в Пайхой-ско-Новоземельской складчато-надвиговой области, испытали конседиментационные инверсионные движения с формированием антиклинальных складок. Середина триасового периода — это вероятное время проявления фазы сжатия и складчатости и на Новой Земле.
3. Пострифтовое региональное погружение Южно-Карского бассейна предположительно началось с середины триаса.
4. Толщина синрифтового комплекса достигает 3—5 км.
5. Геометрия отдельных рифтовых впадин и всей зоны указывает на то, что они имеют в основном транстенсионную природу и некоторые из них, вероятно, являются бассейнами типа pull-apart.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бочкарев В.С., Брехунцов А.М., Кочергин М.О. и др. Особенности геологического строения зоны сочленения Карского моря и Гыданского полуострова и прогноз ее нефтегазо-носности // Горные ведомости. 2010а. № 10. С. 6—18.
Бочкарев В.С., Брехунцов А.М, Ларичев А.И. и др. О западной границе распространения сибирских траппов и их геотектонической природе // Горные ведомости. 2010б. № 11. С. 6-26.
Конторович В.А. Мезозойско-кайнозойская тектоника и нефтегазоносность Западной Сибири // Геология и геофизика. 2009. Т. 50, № 4. С. 461-474.
Конторович А.Э., Сурков В.С. Западная Сибирь. Геология и полезные ископаемые России: В 6 т. Т. 2. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2000. 477 с.
Кораго Е.А., Ковалева Г.Н., Ильин В.Ф. и др. Тектоника и металлогения ранних киммерид Новой Земли. Пб.: Недра, 1992. 196 с.
Никишин А.М. Тектонические обстановки. Внутри-плитные и окраинноплитные процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 366 с.
Никишин В.А., Малышев Н.А., Обметко В.В. Строение и история формирования пермско-триасовой системы рифтов Южно-Карского осадочного бассейна // Современное состояние наук о Земле: Мат-лы Междунар. конф., посвящ. памяти Виктора Ефимовича Хаина, Москва. М., 2011. С. 1326-1329.
Сараев С.В., Батурина Т.П., Пономарчук В.А., Травин А.В. Пермотриасовые вулканиты колтогорско-уренгой-ского рифта Западно-Сибирской геосинеклизы // Геология и геофизика. 2009. Т. 50, № 1. С. 4-20.
Шаров Н.В., Баянова Т.Б., Булаткин А.В. и др. Строение литосферы российской части Баренц-региона. Петрозаводск: КНЦ РАН, 2005. 318 с.
Шипилов Э.В., Тарасов Г.А. Региональная геология нефтегазоносных осадочных бассейнов Западно-Арктического шельфа России. Апатиты: КНЦ РАН, 1998. 306 с.
Шипилов Э.В., Шкарубо С.И. Современные проблемы геологии и тектоники осадочных бассейнов Евразиатско-Арктической континентальной окраины. Т. 1. Литолого- и сейсмостратиграфические комплексы осадочных бассейнов Баренцево-Карского шельфа. Апатиты: КНЦ РАН. 2010. 266 с.
Позднепермско(?)-триасовая рифтовая зона ЮжноКарского бассейна формировалась, видимо, в условиях левосторонней транстенсии.
Авторы благодарны компании НК «Роснефть» за предоставленные материалы.
Drachev S.S., Malyshev N.A., Nikishin A.M. Tectonic history and petroleum geology of the Russian Arctic Shelves: an overview // Petroleum geology: from mature basins to new frontiers // Proceed. of the 7th Petroleum Geology Conference. Petroleum Geology Conferences Ltd. B.A. Vining, S.C. Pickering (Eds). L., Publi. the Geological Society, 2010. P. 591-619.
Ivanova N.M., Sakoulina T.S., Roslov Yu.V. Deep seismic investigation across the Barents-Kara region and Novozemel-skiy Fold Belt (Arctic Shelf) // Tectonophys. 2006. Vol. 420. P. 123-140.
Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinskiy V.A. Phanero-zoic hot spot paleogeographic reconstructions of the Siberian continental based on interaction with the African large low shear velocity province // Earth.-Sci. Rev. 2010. Vol. 102. P. 25-29.
Leeder M.R. Tectonic sedimentology: sediment systems deciphering global to local tectonics // Sedimentology. 2011. Vol. 58. P. 2-56.
Reichow M.K., Pringle M.S., Al'Mukhamedov A.I. et al. The timing extent of the eruption of the Siberian Traps large igneous province: Implication for the end-Permian environmental crisis // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. Vol. 277. P. 9-20.
Reichow M.K., Saunders A.D., White R..V. et al. Geochemistry and petrogenesis of basalts from West Siberian Basin: an externsional of Permo-Triassic Siberian Traps, Russia // Lithos. 2005. Vol. 79. P. 425-452.
Roslov Yu.V., Sakoulina T.S., Pavlenkova N.I. Deep seismic in the Barets and Kara Seas // Tectonophys. 2009. Vol. 472. P. 301-308.
Saunders D.A., England W.R., Reichow K.M, White V.R. A mantle plume origin for the Siberian traps: uplift and ex-tensional in the West Siberian Basin, Russia // Lithos. 2005. Vol. 79. P. 407-424.
Surkov V.S., Korobeinikov V.P., Kraevskiy B.G. Geostatic tectonic map for Early (Precambrian and Paleozoic) and Late (Mesozoic and Cenozoic) Neogea of Siberia at a scale of 1:2 500 000. Novosibirsk: SNIIGG&MS, 2000.
Wu J.E., McClay K, Whitehouse P. et al. 4D analogue modelling of transtensional pull-apart basins // Marine and Petrol. Geol. 2009. Vol. 26. P. 1608-1623.
Поступила в редакцию 28.04.2011
