CC BY
99
РОЛЬ РИФТОГЕНЕЗА В ФОРМИРОВАНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИХ СТРУКТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
А.И. Никонов (ИПНГРАН)
Структура и вещественное соотношение земной коры
По данным ряда исследователей (Д. Грин, А.Е. Рингвуд, Г.Ф. Салоп, Л.И. Чень-Года, Г.Ф. Мирчик, А.Д. Щеглов, В.И. Казанский, В.В. Белоусов, В.Е. Хаин и др.), образованию таких тектонических структур, как авлакогены (рифты) предшествовал период докембрийской тектоно-магматической активизации.
Спецификой протоплатформенного режима, господствующего на континентах 2,6^2,0 млрд лет назад, является глобальное распространение и сходные признаки в различных регионах докембрия, проявившиеся после образования достаточно мощной слоистой континентальной коры в заложении прогибов и впадин. В них накапливались высокодифференцированные субплатформенные осадочные отложения в сочетании с вулканитами основного состава. Этот процесс сопровождался низкотемпературным метаморфизмом и простой складчатостью промежуточного типа при отсутствии или весьма слабом узколокальном проявлении гранитного магматизма. К специфическим особенностям всех докембрийских регионов относят широкое развитие зрелых продуктов осадочной дифференциации (кварцито-песчаников, кварцевых конгломератов), появление красноцветных отложений, углеродистых сланцев и шунгитов, а также мощных пачек карбонатных пород (частью органического происхождения), сложенных страматолитовыми постройками.
Рубеж 2,0^ 1,9 млрд лет назад ознаменовался резким усилением и качественным изменением ге-одинамической обстановки, что проявилось в конце раннего и в позднем протерозое импульсивной вулкано-плутонической деятельностью в интервалах с максимумами (1,9^1,6)±0,1; (1,4^1,3)±0,1;
1,0^0,1; 0,8^0,78 и 0,68^0,65 млрд лет назад [1].
Магматические явления протекали на фоне глыбового тектогенеза, которому сопутствовали сводовые воздымания поверхности Мохоровичича и нижних горизонтов земной коры, сформировавших аркогенные поднятия, в пределах которых развивались линейные грабенообразные прогибы с образованием контрастных блоков сиалического и фемического типа. Все эти этапы характеризуются постепенным затуханием геодинамической активности, прерываясь периодами относительного покоя.
По мнению некоторых исследователей [1], эволюция земной коры сопровождалась изменением характера эндогенных (геодинамических и магматических) процессов в докембрийской истории Земли.
Геодинамические процессы развивались в направлении возникновения линейных структур и увеличения роли разломов в условиях возрастающей стабилизации земной коры. Наряду с этим докембрийская геологическая история характеризуется особенностями режима дегазации Земли. Резюмируя, можно сказать, что в послекембрийский период истории Земли не было столь интенсивных тектоно-магматических активизаций без предварительной геосинклинальной стадии подготовки, выразившихся в наиболее широком и сильном проявлении магматических событий. Проявление этих событий стало возможным с возникновением мощной стабилизированной земной коры, обусловившей глыбовый тектогенез, дифференциацию магматических расплавов и длительную эволюцию сопряженных с ним гидротерм.
Необходимым условием для рассмотрения механизмов образования рифтовых систем является вопрос о строении литосферы в пределах платформенных структур на основе современных представлений и имеющихся геолого-геофизических данных.
Автор разделяет взгляды таких исследователей, как Е.В. Карус, Ю М. Саркисов, И.С. Вольвовский, Б.С. Вольвовский, П.М. Бакман и других, полагающих, что первопричиной формирования большинства типов поверхностных тектонических структур материковой коры мог быть процесс сохранения и/или внедрения серпентинизированных ультрабазитов между базальтовым и гранитным слоями на этапах мантийной активизации глобальных геодинамических событий, определяющих структурное перестроение земной коры.
Эта версия проливает свет на многие данные, полученные в результате глубокого бурения на континентах и в пределах океанов, и позволяет объяснить закономерности в структуре и составе
пород континентальной и океанической коры, а также в последовательном изменении состава пород при участии процессов глубинной флюидизации земной коры. Направленность этих процессов в преобразовании пород коры и чехла определяется также преобладанием восстановленных газов на ранней стадии ее формирования и их последующего окисления на стадии кратонизации и образования осадочной оболочки.
Обобщение геофизических данных по таким структурам, как молодой рифт, вулканический пояс на срединном массиве, эвгеосинклинальная зона, показало, что всем им на разных глубинах отвечают поднятия (выступы) мантийных астенолитов.
Более тридцати лет спустя глобальной корреляции разрезов литосферы было уделено самое серьезное внимание как в рамках международного геодинамического проекта, так и национальных программ научных исследований многих стран. Результаты этих исследований привели к коренному пересмотру классической геосинклинальной теории и созданию новой системы взглядов под общим названием новая глобальная тектоника.
Основной идеей этой концепции является существование глобального механизма формирования земной коры в течение последних 600 млн лет, заключающегося в зарождении на дивергентных границах литосферных плит зон спрединга, а на конвергентных границах этих же плит - зон субдукции.
Отмечая дискуссионность этих взглядов для ранней истории Земли, Ю.М. Саркисов и И.С. Вольвовский [2], исходя из анализа динамических и кинематических характеристиках сейсмических волн различного класса, предложили альтернативную концепцию, базирующуюся на модели трехслойной структуры современной земной коры (рис. 1).
Главные доводы авторов упомянутой концепции сводятся к следующему.
В скоростном разрезе кристаллического основания континентальной коры обнаруживается такая важная особенность, как отчетливое проявление двух независимых друг от друга систем субвер-тикальных зон, которые расчленяют верхний и нижний скоростные комплексы на глыбы разных размеров, разделенные средним цельнослоистым комплексом. Он имеет связь в виде питающих каналов с подкоровым субстратом и его разгрузкой в отдельных активных зонах в пределах верхней части коры. По мнению авторов, применение непрерывной (послойной) латеральной корреляции сейсмических границ при интерпретации сейсморазведочных данных слоистых разрезов осадочной оболочки земной коры является необоснованным.
По многочисленным данным в разных регионах мира установлено, что между кровлей (раздел К0) и подошвой (раздел М) кристаллического основания континентальной коры расположены два регионально выраженных опорных раздела - К1 и К2 (А.В. Егоркин и др., 1980). Упорядоченность и пространственная закономерность в этих границах проявляется при применении метода парной корреляции разделов К0 с К1 и К2 с М, что, в свою очередь, подчеркивает принадлежность этих пар к двум независимым друг от друга слоям с их вертикальной расчлененностью, где верхний и нижний комплексы имеют скорости распространения сейсмических волн соответственно 5,5^6,3 и 6,9^7,2 км/с. тогда как средний, представленный в виде цельного слоя толщиной 8^12 км, - 6,5^6,8 км/с.
Во всем разрезе кристаллической части континентальной коры только средний цельнослоистый скоростной комплекс имеет почти нулевой или даже отрицательный градиент скорости, а коэффициент Пуассона в нем очень близок к наблюдаемому в подкоровом субстрате. Повышенная в данном слое электропроводность и концентрация в его кровле кромок магнитовозмущающих масс, по данным Л. Л. Ваньяна и Л.В. Булина, не соответствует резкому падению сейсмической расслоенности в нем в сравнении с глыбами верхнего и нижнего комплексов коры.
Перечисленные признаки среднего цельнослоистого скоростного комплекса кристаллической части континентальной коры позволили авторам сделать вывод, что состав пород здесь ультраба-зитовый, но эти ультрабазиты не являются полным вещественным аналогом тех, которые залегают ниже поверхности Мохоровичича, т.е. в кровле верхней мантии. Ультрабазиты среднего комплекса и его каналов уже в новых коровых термобарических условиях подверглись гидратации (серпенти-низации), вследствие чего приобрели повышенную пластичность, разуплотнение, а следовательно, и снижение сейсмической скорости до значений 6,5^6,8 км/с. Процесс серпентинизации мантийных ультрабазитов вызвал также выделение железа и образование магнетита, что, собственно, и обеспечило высокую электропроводность и мантийную восприимчивость этого слоя.
Рис. 1. Разрезы по данным ГСЗ1 и МОВЗ2: а - Ижевск - Ишим; б - Березово - Усть-Мая; в - Диксон - Байкал (геологическая интерпретация [2]):
1 - вулканогенно-осадочный комплекс ^ = 3,5*5,5 км/с); 2 - гранито-гнейсовый комплекс ^ = 5,8*6,3 км/с);
3 - гранулито-базальтовый комплекс ^ = 6,9*7,2 км/с); 4 - слой серпентинизированных ультрабазитов (Упл = 6,5*6,8 км/с); 5 - подкоровый субстрат ^ = 8,0*8,2 км/с); К0 - кровля гранито-гнейсового комплекса (поверхность кристаллического фундамента); К1 - подошва гранито-гнейсового комплекса (обменная граница А); К2 - кровля гранулито-базальтового комплекса (граница Конрада); М - подошва гранулито-базальтового комплекса (граница Мохоровичича)
По данным ГСЗ, во всех разновозрастных складчатых поясах отмечен подход к этим прогибам субвертикальных каналов, которые, разделяя жесткие глыбовые формы сиалического состава, уходят вглубь и слепо кончаются в цельнослоистом среднем скоростном комплексе. В связи с этим авторы предполагают, что альпинотипные серпентинизированные ультрабазиты складчатых поясов континентов есть не что иное, как породы среднего цельнослоистого комплекса.
Эта концепция объясняет процессы образования подвижных зон Земли, их современное строение и состав, а также связь длительных (в геологическом времени) процессов подъема поверхности Мохоровичича за счет мантийных диапиров и более быстрых процессов их последующего воздействия на верхний слой коры, в частности рифтогенеза и процессов дегазации в породах фундамента и осадочного чехла.
Исходя из этого, можно предположить, что большинство структур на платформах в подвижных и в переходных зонах активного типа определяются разнонаправленными вертикальными движениями блоков верхней коры и формируются не в результате процессов субдукции, а за счет интенсивного взаимодействия в поле горизонтальных напряжений со своим аналогом - слоем серпентинизи-рованных ультрабазитов коры континентов.
1 Глубинное сейсмическое зондирование.
2 Метод обменных волн землетрясений.
В подтверждение этой концепции приводится геолого-геодинамическая модель Прикаспийской впадины [3], демонстрирующая генетическую сопряженность глубинных процессов эклогитизации консолидированной коры и мантии и глубинной флюидизации, оказавшей большое влияние на преобразование пород осадочного чехла (рис. 2).
Рис. 2. Модель глубинного строения Прикаспийского осадочного бассейна (на период предъюрского инверсионного поднятия): 1 - эклогитизированная часть базальтового и гранитно-метаморфического слоев коры («вторичная мантия»);
2 - неэклогитизированные блоки базальтового слоя; 3 - гранитно-метаморфическая кора; 4 - рифей-нижнесреднепалеозойский (преимущественно терригенный) комплекс пород; 5-8 - породы осадочного чехла терригенного, морского и прибрежно-морского генезиса, соответственно средне-верхнедевонского, верхнедевонского-нижнекаменноугольного и среднекаменноугольного возраста; 9 - преимущественно вторичные карбонат-сульфатно-галитовые породы с реликтами карбонатно-терригенных отложений карбона, перми и триаса (черным цветом закрашены соляные залежи); 10-11 - верхнепермские глинисто-карбонатные, карбонатные и триасовые, преимущественно терригенные отложения
К дискуссионным относится и вопрос о строении северной части Западно-Сибирской плиты: считается, что эта область представляла собой палеоокеан, а ее фундамент сложен океанической ко -рой триасового возроста.
С учетом различных данных модель фундамента Западной Сибири с Обским палеоокеаном не согласуется со структурными характеристиками п-ова Ямал и западной части п-ова Гыдан, имеющих ядра гранит-метаморфического слоя, вероятно, протерозойской консолидации, хотя в их пределах мощность коры меньше по сравнению с первоначальной (в связи с мантийным замещением), но остается существенно большей по отношению к океанической коре. Как один из важнейших признаков океанических рифтов должна сохраняться и вертикальная столбчатая структура дайкового комплекса, что не наблюдается в пределах северной части Западно-Сибирской плиты.
Исследования керна глубоких скважин (ТСГ-6 и Никольская-1), пробуренных в северной и южной частях Уренгой-Колтогорского рифта, показывают, что во вскрытом разрезе осадочновулканогенной толщи преобладают низкокалиевые толеитовые, а также субщелочные и щелочные умеренно- и высококалиевые базальты известково-щелочной серии [4]. Строение разреза в этой части рифта аналогично западной краевой части трапповой формации Сибирской платформы. На южном его окончании в разрезе скв. Никольская-1 преобладают умеренно калиевые толеитовые и известково-щелочные базальты. Интенсивность и характер вторичных изменений пород по разрезу и латерали характерны для северной части рифта, где в отличие от южного широко развиты по вулканитам глиноземисто-железистые кирасы и зоны гидротермально-метасоматических изменений в виде эпидозитов и цеолититов. В южной части широко распространены процессы карбонатизации и барботажа базальтов, связанные с воздействием паров воды в момент излияния базальтовой лавы. Присутствие в разрезе типичных морских, континентальных и переходных эвапоритовых отложений свидетельствует о частой смене седиментационных обстановок в зоне рифта.
Среди базальтов Уренгой-Колтогорского рифта нет типичных аналогов, сопоставимых с базальтами океанического типа осевой части Красного моря, поэтому авторы считают, что этот рифт образовался как внутриплатформенный. На основании датировок, выполненных аргоновым методом, и палеомагнитных данных, они полагают, что трапповый магматизм в пределах рифта начинался в перми и заканчивался в раннем триасе, что позволяет уточнить время начала формирования рифта, которое ранее было принято определять по проявлению базальтового магматизма в течение раннего и среднего триаса.
Вышеприведенные данные о современном строении, составе пород и механизмах формирования земной коры платформенных территорий в интерпретации разных авторов согласуются с геологогеофизическими материалами, отражающими последовательность и дальнейшее усложнение ее структуры за счет развития протогеосинклинальных, геосинклинальных и рифтовых процессов, ко -торые и привели к образованию срединного комплекса в земной коре.
Роль рифтогенеза в формировании локальных поднятий
Формированию рифтовых впадин посвящено много исследовательских работ как зарубежных, так и советских авторов: Л. Пикара, Б.Б. Брока, Дж. А. Томпсона, П.К. Куликова, Ю.Т. Афанасьева, В.С. Бочкарева, И.И. Нестерова, М.Я. Рудкевича, Б.В. Гусева и многих других. Общепризнано, что рифтогенезом были охвачены все платформенные зоны различных материков. Он оставил следы в виде разветвленной системы грабенов и сети разломов разного порядка и степени проникновения в породы чехла и коры.
Рифтовые системы на платформах периодически образовывались, претерпевали изменения в зависимости от геодинамических условий развития рассматриваемых регионов.
Основные черты строения и истории формирования отдельных рифтов (авлакогенов) ВосточноЕвропейской платформы описаны в работах Н.С. Шатского, А.А. Богданова, А.А. Борисова. Р.Н. Валеева, П.Н. Кропоткина, М.В. Муратова, В.С. Суркова, В.Д. Наливкина, И.Е. Постниковой, Р.Г. Гарецкого, Р.А. Гафарова, В.Е. Хаина, И.М. Шахновского.
Установлено, что авлакогены, также как и рифты, сформированы в результате растяжения земной коры, контролируются глубинными долгоживущими разломами и выражены в рельефе фундамента линейными зонами дифференцированных опусканий. В то же время авлакогены представляют собой специфическую категорию наиболее древних рифтов, завершивших свое формирование в рифей-палеозойское время (И.М. Шахновский).
Длительность рифтогенеза в течение всего фанеразоя в работе В.Е. Хаина и К.Б. Сеславинского сильно варьирует, достигая, например, 80^85 млн лет в Скалистых горах и Южной Оклахоме на Северо-Американской платформе. Для Европы это позднепермско-раннетриасовый период рифтогенеза в районе Северного моря и триасово-раннеюрский для Датско-Польского рифта, для Африки -позднеюрско-раннемеловая Центрально-Африканская система, позднемеловой-палеогеновый риф-тогенез залива Сирт и палеоген-неогеновый Африкано-Аравийский пояс. На основе анализа этих данных авторы делают вывод, что минимальная длительность комплекса процессов, отвечающих понятию рифтогенез, составляет около 20 млн лет, но наиболее типична - около 50 млн лет.
Особенности строения рифтов и авлакогенов характеризуются рядом общих признаков. Под ними обычно отмечается разуплотненный астеносферный выступ (подъем поверхности Мохо) и уменьшение общей мощности консолидированной части земной коры. Структурные особенности четко отражаются в геофизических полях, а в плане им соответствуют линейные и магнитные аномалии.
Рост этого астеналита обуславливает растяжение земной коры, а дальнейшее растекание его в стороны на стадии захоронения приводит к сжатию и проявлению движений в бортовых комплексах пород, имеющих блоковое строение. Разнонаправленный характер вертикальных движений раздробленных блоков фундамента при нахождении их в стесненных условиях приводит к дальнейшему формированию приподнятых и опущенных локальных структур в осадочном чехле.
Особенности эволюции каждого конкретного рифта, очевидно, зависят от длительности, интенсивности и многократности активизаций геодинамических процессов, проявляющихся в верхней
мантии, что и определяет результат пострифтовых тектонических изменений и последующих инверсионных движений в их пределах.
На примере ранних авлакогенов, завершивших свое развитие к началу позднего венда, инверсия в них имела место до образования плитного чехла. В связи с этим платформенный комплекс перекрытия на большей части Восточно-Европейской платформы начал формироваться после огромного перерыва в осадконакоплении, охватившего кембрийский, силурийский, а также ранне- и среднедевонский периоды. К этому времени рифейские палеорифты «остыли», их сжатие почти полностью прекратилось, и инверсионные движения в пострифтовой толще перекрытия проявились слабо. В результате в палеозойско-мезозойском осадочном чехле сформировались лишь малоамплитудные валы типа Рыбинско-Рослятинского в Среднерусском авлакогене, Керенско-Чембарского и Окско-Цнинского - в Пачелмском.
В то же время отмирание рифейско-палеозойских унаследованных авлакогенов в пределах территории эпирифейской Печорской плиты, претерпевших второй этап рифтогенеза в девоне, произошло значительно позже, что и обусловило интенсивное проявление пермско-меловых инверсионных движений в пострифтовых комплексах перекрытия. Их результатом было формирование в палеозойско-мезозойском чехле высокоамплитудных прибортовых валов - Печоро-Кожвинского-Колвинского, Сорокина и Гамбурцева в Печоро-Колвинском и Варандей-Адзьвинском авлакогенах, а также Вятской зоны поднятий над одноименным авлакогеном.
Образование локальных структур, наиболее интенсивно выраженных, связано с неодинаковым тангенциальным растяжением и сжатием бортов рифта (рис. 3). В связи с этим разновременная активизация геодинамических процессов в разных частях смежных и разнонаправленных в плане системах рифтов приводит к проявлению сдвиговых дислокаций как в пределах бортов рифтовых впадин, так и в межрифтовых зонах.
Рис. 3. Антиклинали, образовавшиеся в связи со сдвиговыми перемещениями в Калифорнии [5] (двойные линии - сдвиги; одинарные линии - оси антиклиналей; овалы - нефтеносные поднятия в антиклиналях)
Кулисообразные складки, приуроченные к сдвигам, известны во многих регионах мира [5]. В окрестностях Лос-Анжелеса сдвиговые смещения обусловили образование ряда антиклиналей, которые подверглись дополнительному воздыманию (местные поднятия) в непосредственном соседстве со сдвигами и явились ловушками нефти (рис. 4).
Согласно тектонофизическим исследованиям, действие пары сил, векторы которых располагаются в горизонтальной плоскости, может быть причиной складкообразования и проявляться на участках, заключенных между параллельными сдвигами с одинаковым направлением перемещения (см. рис. 4а), в высокой кровле над глубинным сдвигом (см. рис. 4б) или без сдвигов - в результате общего эксцентрического горизонтального сжатия (см. рис. 4в).
Рис. 4. Складки, образованные действием пары сил, обусловленной перемещением по параллельным сдвигам (а), по глубинному сдвигу (б), эксцентрическим горизонтальным сжатием (в)
Более убедительно связь складок (не являющихся обыкновенными приразломными складками) со сдвигами объясняется Л. Тревисаном [5] (рис. 5). Дополнительное сжатие перпендикулярно к плоскости сдвига и способно придавать образующимся складкам разную ориентировку по отношению к линиям сдвигов (см. рис. 5 в). Нижняя толща (крап) может передавать напряжения кровле и сама подвергаться некоторой деформации.
В ходе лабораторных тектонофизических экспериментов невозможно создать складки, амплитуда которых была бы соизмерима с локальными поднятиями, выявленными в большинстве случаев на месторождениях нефти и газа в разных нефтегазоносных провинциях - их амплитуда в 1,5^2,0 раза меньше. Таким образом, можно предположить, что эти складки являются первоначальными неоднородностями в пределах рифтовых зон, которые получили развитие при активизации геодинами-ческих процессов за счет разнонаправленных вертикальных блоковых движений.
Продемонстрируем структурно-тектонические особенности рифтовой системы на примере Байкальского рифта, формирование которого продолжается в настоящее время, и рифтовых впадин Прибайкалья [6] (рис. 6).
Рис. 5. Сдвиговые перемещения как причина складкообразования под разными углами: а - исходное положение; б - складкообразование в условиях простого сдвигового перемещения; в - складкообразование в условиях сдвигового перемещения со сжатием перпендикулярно к плоскости движения
Рис. 6. Расположение впадин Прибайкалья на схеме блокового строения юга Восточной Сибири [6]:
1 - впадины, выполненные юрско-меловыми и кайнозойскими отложениями; 2 - территория Байкальской рифтовой зоны; 3 - территория Западно-Забайкальской рифтовой зоны; 4 - структурные швы (а) и крупнейшие региональные разломы (б) (римскими цифрами показаны сегменты краевого шва Сибирской платформы, а цифрами в кружках - впадины)
Активизация разноранговых разломов на пострифтовой стадии (при нивелировании рельефа поверхности) приводит к сейсмическим событиям, оказывающим воздействие на поддержание блоковой структуры в породах фундамента и чехла [7] (рис. 7). Эти разломы продолжают оставаться зонами структурной неоднородности, наследующими блоковую структуру территории.
Рифтовая впадина (депрессия), с одной стороны, представляет единое целое, с другой - состоит из серии мелких бассейнов, разделенных приподнятыми блоками. Количество этих перемычек, их формирование и размеры могут быть разным, но наиболее часто они либо изометричны, либо вытянуты вдоль оси крупных депрессий, что характерно для условий косого растяжения, действующего
Рис. 7. Карта активных разломов Байкальской рифтовой системы по количественному индексу сейсмичности (на базе сейсмических данных за 1960-2000 гг. [7]): 1 - ось зоны современной деструкции литосферы;
2 - индекс сейсмичности > 1,0 (весьма активные разломы); 3 - индекс сейсмичности 0,1*0,99 (активные разломы);
4 - индекс сейсмичности < 0,09 (неактивные разломы); 5 - разломы и их номера
ортогонально по отношению к основным предшествующим разломам, совпадающим по простиранию с Байкальским рифтом.
Подобная структура формирования с участием сдвиговых зон является типичной для осадочных бассейнов, развивающихся в условиях рифтогенеза.
По данным тех же авторов, для рифтовых впадин Прибайкалья подтверждается вывод о том, что в строении приповерхностной части фундамента и осадочных слоев основную роль играют именно разрывные структуры, а не складчатые. Последние могут быть вторичной деформацией, вызванной сдвиговыми смещениями по разломам (рис. 8).
Одной из установленных особенностей пространственного размещения месторождений нефти и газа является их частая приуроченность к погребенным выступам и приподнятым блокам кристаллического основания [8].
В целом структурная и коллектороформирующая роль выступов фундамента очевидна и признается большинством исследователей. В то же время вопросы генезиса углеводородных скоплений над погребенными выступами остаются дискуссионными.
На основе имеющихся данных о геолого-минералогических особенностях локальных структур можно сказать определенно, что периоды активизации геодинамических процессов, приводящих в платформенных условиях к разнонаправленным вертикальным движениям блоков фундамента, сопровождаются гидротермально-метасоматическим преобразованием пород [9, 10]. Выделение таких периодов в формировании локальных структур позволяет объяснить образование в породах разуплотненных горизонтальных и вертикальных зон, определяющих характер вертикальной и горизонтальной миграции флюида, в том числе «столбов вторичной карбонатизации» [3] в виде дайко-вых тел, представленных песчаникоподобными кварцевыми метасоматитами в глинистых толщах. Породы зон вторичной минерализации (карбонатов, ангидритов, гипсов) и повышенной трещиноватости часто обогащены металлами мантийного происхождения (ванадий, никель, уран, ртуть, медь,
Рис. 8. Положение мезозойских рифтовых впадин в трехмерной модели рельефа земной поверхности:
1 - Боргойская; 2 - Усть-Джидинская; 3 - Гусиноозерская; 4 - Тугнуйская; 5 - Верхнеоронгойская; б - Нижнеоронгойская;
7 - Удинская; горные хребты: а - Хоруха; б - Боргойский; в - Моностойский; д - Хамбинский; межвпадинные перемычки:
г - Загустайская; е - Нижнеубукунская; ж - Безымянная
золото) и восстановленными ювенильными газами (Н2, СН4, СО, Н28) [11]. Все эти процессы оказывают влияние на формирование различных по составу месторождений углеводородов и на их смешанный абиогенно-биогенный генезис.
К особенностям флюидодинамики осадочных бассейнов относятся преобразования пород, в ко -торых преобладают катагенетические и регионально-метаморфические процессы. Поскольку критерии, позволяющие отличать эти процессы от метасоматических, не разработаны, а в методическом плане могут быть предложены лишь общие принципы их отличия, то имеющиеся представления о катагенетическом и метаморфическом преобразовании пород (глубина погружения, различие температур и давлений) становятся все более несостоятельными без учета воздействия на них глубинной дегазации.
Сегодня можно говорить, что главнейшими отличительными признаками этих процессов являются разные геолого-структурные и геодинамические обстановки, определяющие характер проницаемости земной коры и физико-химические изменения состояния и состава ювенильных флюидов при их взаимодействии с литосферной средой.
В связи с этим такие метасоматические процессы, как доломитизация, сидеритизация, пиритизация, ангидритизация и огипсование пород, выявленные на разных этапах катагенеза за счет привно-са глубинных флюидов, могут сопровождаться полным утрачиванием осадочной породой ее первичного структурно-текстурного облика. Таким образом, процессы метасоматического преобразования пород в большинстве случаев носят локальный характер и приурочены к проницаемым зонам вертикального и горизонтального типа.
Подобные процессы широко распространены в пределах платформенных территорий на локальных поднятиях, приуроченных к краевым зонам рифтовых структур, формирование которых связано с разнонаправленными вертикальными движениями блоков фундамента.
Геоструктуры III и IV порядков выявлены во всех осадочных бассейнах - Западно-Сибирском, Восточно-Сибирском, Восточно-Европейском, Прикаспийском, Печорском и др. - и в зависимости от флуктуации флюидного режима могут являться нефтегазоносными месторождениями разных уровней расформирования, а также структурами, в которых существуют вторично преобразованные коллектора.
К настоящему времени проведен большой объем работ по физическому моделированию процессов формирования тектонических структур. Они связаны с изучением полей напряжений и деформаций, формирующихся под действием геодинамических процессов. Разработкой теоретических основ и практических решений в этой области науки занимались такие отечественные ученые, как М.В. Гзовский, С.И. Шерман, Г.Г. Григорьев, Д.Н. Осокина, А.В. Михайлова, П.М. Бондаренко. М.Ю. Зубков и многие другие.
Распределение вертикальной трещиноватости (трещины отрыва) в исследуемых локальных поднятиях определяется следующими закономерностями [12, 13]:
• образование зон повышенной трещиноватости отрывного типа субвертикальной ориентировки приурочено к центральной части поднятия;
• субвертикальные трещины отрыва могут образовываться как в отдельных слоях, так и пересекать весь осадочный чехол;
• в разноплотностных слоях в зависимости от формы штампа наблюдается несовпадение местоположения отрывных трещин в разных горизонтах;
• сквозной или несквозной характер развития субвертикальной трещиноватости зависит от скорости формирования поднятия, его амплитуды, а также прочностных свойств пород чехла.
Формирование зон горизонтальной трещиноватости, по мнению автора, определяется следующим механизмом. Из теории известно, что проницаемость пород, созданных трещинами отрыва намного больше, чем созданных сколовыми трещинами. В то же время максимальные касательные напряжения могут образовывать зоны сдвиговых деформаций, которые при преодолении прочности пород на сдвиг могут создать сколовые трещины. В отличие от нормальных напряжений они не способны образовывать трещины отрыва. Образование горизонтальных трещин отрыва может произойти только за счет проникновения в сколовые трещины флюидов, обладающих расклинивающим действием. В этом случае могут образоваться зоны горизонтальной проницаемости. Под влиянием процесса гидроразрыва сколовые трещины преобразуются в отрывные, формируя горизонтальные зоны отрывных трещин, с которыми часто связаны водоносные и нефтегазовые горизонты осадочного чехла. Все эти палеогеодинамические процессы происходят в моменты активизации движений блоков фундамента и впрыскивания по вертикальным зонам разломов (трещиноватости) как глу -бинных флюидов, так и различных минерализованных вод, сформировавшихся в периоды затишья тектонических процессов. В таких структурах окислительные тенденции усиливаются вследствие значительных перепадов давлений и воздействия на газовые потоки кислородных элизионных вод, а также их временного разогрева при прорыве в верхние слои осадочного чехла. Многообразие состояний различных форм углерода и его соединений во вторично преобразованных породах свидетельствует о его глубинном поступлении в породы осадочного чехла, которые оказывают растворяющее действие на минерально-органические биополимеры [14], связанные со структурой и составом осадочных пород. Эти процессы формируют единую углеводородную систему из органических и неорганических компонентов.
Приведенные механизмы формирования локальных поднятий (структурных ловушек) в пределах рифтовых зон, наследующих блоковый характер структурной неоднородности надрифтового
комплекса, с участием глубинной дегазации позволяют, с одной стороны, за счет геодинамических и флюидодинамических процессов формировать коллекторы в осадочных, метаморфических и магматических породах, а с другой - осуществлять метасоматические преобразования пород осадочного чехла и находящихся в них органоминеральных веществ (в различной форме) при формировании залежи УВ абиогенно-биогенного генезиса.
Таким образом, локальные условия формирования месторождений нефти и газа нарушают региональные термодинамические процессы и не могут объясняться катагенетическими процессами преобразования ОВ в УВ.
Список литературы
1. Григорьева Л.В. Докембрийская тектоно-магматическая активизация: геология и металлогения / Л.В. Григорьева. - Л.: Недра, 1986. - 222 с.
2. Саркисов Ю.М. К вопросу о корреляции разрезов земной коры континентов и океанов /
Ю.М. Саркисов, И.С. Вольвовский // Тектоника платформенных областей. - Новосибирск: Наука. 1988.- С. 173-180.
3. Иванкин П. Ф. Глубинная флюидизация земной коры и ее роль в петрорудогенезе, соле- и неф-теобразовании / П.Ф. Иванкин, Н.И. Назарова. - М.: ЦНИГРИ, 2001. - 206 с.
4. Сараев С.В. Петрология, седиментология, геохимия и абсолютный возраст осадочно-вулканогенных отложений триаса на юго-западе Западно-Сибирской геосинеклизы / С.В. Сараев, Т.П. Батурин, А.В. Травин // Геология и геофизика. - 2011. - № 8. - С. 1107-1128.
5. Ярошевский В. Тектоника разрывов и складок: пер. с польск. / В. Ярошевский. - М.: Недра,
1981. - 245 с.
6. Лунина О.В. Рифтовые впадины Прибайкалья: тектоническое строение и история развития / О.В. Лунина, А.С. Гладков, Н.Н. Неведрова. - Новосибирск: Гео, 2009. - 316 с.
7. Шерман С.И. Новые данные о закономерностях активизации разломов в Байкальской рифто-вой системе и на соседних территориях / С.И. Шерман // Доклады РАН. - 2007. - Т. 415. - № 1. -С. 110-114.
8. Шахновский И.М. Геологическое строение и нефтегазносность авлакогенов ВосточноЕвропейской платформы / И.М. Шахновский. - М.: Наука, 1988. -120 с.
9. Давиденко Н.М. Поисково-оценочное значение флюидных включений в прожилково-вкрапленных минералах нефтегазовых месторождений / Н.М. Давиденко, А.И. Никонов, И.М. Сво-рень; отв. ред. А.Н. Дмитриевский // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности: сб. науч. тр. - М.: ГЕОС, 2002. - Вып. 2. - С. 184-192.
10. Никонов А.И. Полигенетические комплексы пород в пределах локальных нефтегазоностных структур и их связь с глубинной дегазацией Земли / А.И. Никонов // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезы: материалы Всероссийской конфер., 22-25 апреля 2008 г. -М.: ГЕОС, 2008. - С. 587-589.
11. Шахновский И.М. Происхождение месторождений рудных и горючих полезных ископаемых / ИМ. Шахновский. - М.: ВНИИОЭНГ, 2005. - 64 с.
12. Никонов А.И. Роль геодинамических процессов в формировании анизотропии физических свойств пород локальных поднятий / А.И. Никонов // Геология, геофизика и разведка нефтяных и газовых месторождений. - 2006. - № 12. - С. 23-33.
13. Никонов А.И. Роль геодинамических процессов при разработке нефтегазовых месторождений и подземных хранилищ газа / А.И. Никонов, М.П. Юрова // Современная геодинамика недр и эколого-промышленная безопасность объектов нефтегазового комплекса: материалы междунар. конфер. - М.: Техинвест, 2005. - С.125-130.
14. СкибицкаяН.А. Фазовые преобразования породообразующего вещества месторождений углеводородов и их связь с процессами нефтегазогенерации / Н.А. Скибицкая, О.П. Яковлева, В.А. Куз -мин // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. - М.: Геос, 2002. - Вып. 2. - С. 143-151.
