CC BY
113
ПРОБЛЕМЫ, ПОИСКИ, РЕШЕНИЯ
СОЛЯНОКУПОЛЬНАЯ ТЕКТОНИКА ПЕРЕДОВЫХ ПРОГИБОВ В СТРУКТУРНОМ АСПЕКТЕ
Каменная соль служит, в основном, пищевым продуктом и сырьем для ряда химических производств. О пользе ее слагали легенды, писали стихи. В былые времена она ценилась так высоко, что за один килограмм ее давали равный по весу кусок золота. В некоторых странах Африки даже ходили «соленые» деньги. Но «божественная» (по Гомеру) соль может приносить не только большую пользу, но и не меньший вред. Это хорошо известно медицине. И не только.
Самые большие бассейны соленакопления на территории нашей страны существовали в кембрийскую и пермскую эпохи. Первый занимает почти всю территорию сибирской платформы между Енисейским кряжем на западе, левобережьем реки Лены на востоке и хребтом Восточного Саяна на юге. Пермские бассейны простираются вдоль всего Горного Урала, расширяясь в пределах Западного Казахстана и Нижнего Поволжья (территория Прикаспийской низменности). Залежи солей известны в среднем и верхнем девоне (Мор-совский бассейн, Днепровско-Донецкая и При-пятская впадины и др.), верхней юре, нижнем мелу (вдоль подножья Гиссарского хребта и других отрогов Тянь-Шаня, в ряде районов Таджикистана, а также Предкавказья) и неогене (у подножья Карпат и в Закарпатье, Восточном Тянь-Шане и др.). Как правило, в старину соль получали, выпаривая из рассолов. В наши дни основная масса соли добывается путем подземной разработки месторождений различного геологического возраста. Иногда залежи солей даже выходят на поверхность, образуя соляные горы. Запасы соли в стране огромные, так что «соляные бунты» нам, скорее всего, не грозят.
Для геолога особый интерес представляют соляные купола, структуры, созданные так называемой соляной тектоникой. Области га-локинеза образуют многочисленную группу тектонических структур и изучаются геологами и геофизиками почти ISO лет. Их изучение,
■I
КАЗАНЦЕВ Юрий Васильевич,
член-корреспондент АН РБ
КАЗАНЦЕВА Тамара Тимофеевна,
академик АН РБ
особенно выяснение механизма образования дисгармоничных складок, имеет большое практическое значение, т. к. последние чаще всего связаны с нефтегазоносными бассейнами. Изучением солянокупольных дислокаций занимались крупные тектонисты: Г.Е.-А. Айзей-нштадт, И.М. Губкин, В.В. Белоусов, А.Л. Яншин, В.Е. Хаин, В.Д. Наливкин, Ю.А. Косыгин,
A.А. Богданов, М.И. Варенцов, Р.Г. Гарецкий,
B.C. Журавлев, Н.В. Неволин и многие другие. Однако многие проблемы солянокупольных структур все еще остаются дискуссион-
ными. Как писал И.М. Губкин [I]: «Генезис соляных куполов представляет собой одну из труднейших и запутанных проблем геологии. Эти вопросы окончательно не разрешены не только у нас, но и в Соединенных Штатах Америки, где побережье Мексиканского залива является классической областью развития соляных куполов» [I. С. 472]. Мало что изменилось и в наше время. Развитие взглядов на происхождение соляных куполов основано, как правило, на двух основных теориях. Рассматривая существующее в то время представление на образование соляных структур, названный исследователь основное внимание уделял пользующейся высоким доверием гипотезе «пластического внедрения соли в осадочные породы под давлением неравномерной нагрузки (изостазиса) или же под давлением ороге-нических сил. Действием этих сил соль доводится до пластического состояния и поднимается по вертикальным и другим ходам, вообще по линиям наименьшего сопротивления, подобно густой жидкости, и внедряется в осадочные породы» (с. 473). Тектонике он отводил основную роль. Именно она обусловливает пластическое течение соли. Такой механизм, в силу существования различных геотектонических гипотез, сейчас имеет два варианта: мобилистский и фиксистский. Мобилис-тский основан на теории о тектонических напряжениях горизонтального сжатия, а фиксистский - о вертикальных тектонических движениях. И.М. Губкин [2. С. 378 - 404] придерживался фиксистского варианта, вероятно потому, что еще не знал о существовании связи между ориентированием солянокупольных структур и основными структурными элементами складчатой области. «Мы пока не видим более или менее определенных тектонических направлений, по которым бы шло распределение соляных куполов. Очевидно, места этих куполов тесно связаны с условиями возникновения и накопления соляных масс в тех бассейнах, где шло отложение соли» - говорил он (с. 38S). Однако академик А.П. Карпинский уже тогда ему возразил: «Что касается до наших направлений дислокации, то они давно являются весьма ясными. Одно из них идет в направлении Донецкого бассейна, другое на Урал, и то, что соответствует кавказскому и уральскому направлениям, в этом углу сходится» (с. 419). В настоящее время такая закономерность является неоспоримой.
В Западной Европе наиболее распространенным считалось мнение о выжимании соли под действием боковых тектонических сил, вызывающих линейную складчатость [3, 4]. Его развивали многие крупные геологи. Среди них и известный отечественный тектонист Г.Д. Ажгирей [S], который считал, что: «главной причиной образования куполовидных складок является тангенциальное сжатие» (с. 180).
В.В. Белоусов [6] полагал, что в образовании диапировых куполов основное значение имеет процесс выжимания пластичной толщи, но с фиксистских позиций. «Наблюдения показывают, - писал он, - что диапировые купола образуются в результате медленного и постепенного выжимания соли или другого пластичного материала сквозь окружающие породы. Это поднятие, впрочем, нарушается кратковременными, более резкими толчками вверх, совпадающими по времени с толчками в росте других окружающих прерывистых складок» (с. 400). Динамические условия, в которых эвапориты могут подвергаться столь сильному выдавливанию, согласно его мнению, определялись опытами, показавшими, что соль в условиях неравномерного давления имеет чрезвычайно большую пластичность и легко течет от мест большего давления к меньшему. При этом она, как и гипс, пластично деформируется.
Теория происхождения куполов, основанная на местном изостатическом приспособлении масс, зародилась в Европе и получила наибольшее распространение в США [7, 8, 9]. Она исходит из того, что удельный вес соли меньше удельного веса залегающих выше пород. Когда в последних появляются разрывные нарушения, она, используя трещиноватые зоны, выдавливается вверх под влиянием удельного веса вышележащих пород, пока не установится гидростатическое равновесие соли с окружающими породами. По этому поводу Г.Д. Ажгирей справедливо заметил: «Гипотезы, привлекающие для объяснения образования куполов действие статической нагрузки вышележащих толщ, содержат рациональное зерно, но рассматривают явления в положении, перевернутом с ног на голову, что вызывает смешение причин со следствиями» [S. С. 180]. Гипотеза местной изостазии, как это правильно отмечал и В.В. Белоусов [6], встречает крупные затруднения, которые «возникают в связи с тем, что далеко не всегда поро-
ды диапирового ядра легче вмещающих пород. В Башкирском Приуралье диапировые ядра близ поверхности сложены преимущественно ангидритами, которые имеют больший, а не меньший удельный вес, чем красноцветные породы уфимской формации. Правда, на глубине в строении диапировых ядер принимает участие и соль - материал значительно более легкий, но мы пока не знаем таких подсчетов, которые показали бы, что средняя плотность пород в башкирских диапирах меньше плотности окружающих пород. Даже там, где диа-пиры целиком сложены солью, остается место для сомнений. Как указывает Бартон [7], в области Гольфа, где соляные купола окружены чрезвычайно рыхлыми отложениями, плотность последних на поверхности (от 1,4 до 1,8 для сухих отложений и до 2,0, если учесть наличие воды в породах) меньше плотности соли (2,1S). И только предполагая уплотнение пород с глубиной, можно допустить, что на большей глубине окружающие соль породы становятся тяжелее ее. Кроме того, если в ряде случаев и можно принять изостатический механизм для подъема диапирового ядра, он совершенно недостаточен для того, чтобы объяснить начало процесса - образование первых вжиманий пластичного материала в кровлю, достаточных для создания нужных различий и давлений» (с. 40S - 406). Эти сомнения разделял и Ю.А. Косыгин, который выход видел в существовании следующего механизма: «Основные формы соляной тектоники связаны с преобразованием соляных тел, горизонтально срезанных под влиянием размыва. При этом поверхности соляного тела в пределах одного из смежных участков являются наклонными, а в пределах другого смежного участка - горизонтальными. На наклонных участках в силу существования разностей нагрузок соляная тектоника оказывается активной, тогда как на горизонтальных участках она совершенно не проявляется. В результате соль, оттекающая от наклонного участка, скапливается на стыке обоих участков, вызывая образование вдоль этого стыка краевого соляного вала. Поскольку такой вал поднимается выше поверхности соли на горизонтальном участке, в пределах этого участка создаются условия для перемещения соли и течения ее к краевому валу с другой стороны» [10. С. 217]. Эти «первые вжимания пластичного материала» по В.В. Белоусову и образование
«краевого соляного вала» по Ю.А. Косыгину Ю.В. Казанцевым объяснены как тектоническое совмещение отдельных частей соляного пласта при надвигании.
Уже из такого краткого обзора ясно, что механизм образования соляных структур всегда рассматривался либо с общетектонических позиций, либо с позиций особой важности пластического течения эвапоритов. В первом случае пластичность рассматривается как производная тектонических сил, во втором, по сути дела, тектоника является лишь осложнением пластичности.
Существующему мифу об особой, самостоятельной, доминантной роли соли в образовании куполов, как нам представляется, противоречат, прежде всего, физические свойства этого минерала. Согласно отечественному семитомному изданию «Минералы» [II], галит (каменная соль) является очень хрупким минералом. Поэтому первая его реакция на воздействие тектонических сил - хрупкое разрушение, дробление. Но галит становится пластичным при повышении температуры (результат трения при перемещении) и при одностороннем длительном воздействии давления. Это как раз те условия, которые реально возникают при надвигании, поэтому механизм рождения соляных куполов, предложенный нами для передовых прогибов, считаем наиболее достоверным. Такая модель хорошо согласуется с важнейшими закономерностями состава и строения передовых прогибов [12, 13]. Кратко напомним некоторые из них.
Тектоническое развитие краевых прогибов четко зафиксировано в размещении на их территории различных по составу фаций, объединяемых в единый латеральный ряд: рифовая-депрессионная-флишевая. Внешние контуры прогибов определяются зоной распространения барьерных рифовых массивов, внутренние - зоной флиша и морских мо-ласс, иногда перекрытых надвигами орогенных областей.
Чешуйчато-надвиговое строение большинства краевых прогибов мира. Тем самым доказан латеральный характер основных тектонических движений, обусловленных боковым давлением, распространявшимся из соседней складчатой зоны в сторону платформы.
Надвигообразование явилось главным процессом, создавшим структуру и вещественное выполнение краевых прогибов.
Ложе и выполнение краевых прогибов расчленено надвигами на множество тектонических аллохтонов, выходы которых в плане прослеживаются полосами параллельно сопредельной складчатой области. Интенсивность дис-лоцированности краевых прогибов последовательно возрастает в направлении от платформы к складчатой области.
Осуществлена типизация структурных элементов краевых прогибов. Главными структурными формами в них признаны тектонические чешуи и пластины, смятые в складки.
Впервые определены роль и генезис сдвиговых дислокаций, осложняющих движущиеся аллохтоны, образуя в них блоки, смещенные друг относительно друга по латерали и меняющие характер и амплитуду латерального перемещения. Сдвиги являются вторичными структурными элементами по отношению к надвигам и в то же время изменяющими морфологию затрагиваемых складчатых дислокаций. Складки всегда являются вторичными структурами, производными от надвигов.
Построены новые структурные карты Предуральского прогиба по кровлям: артин-ского яруса нижней перми, среднего карбона и угленосной свиты визейского яруса нижнего карбона. Дана характеристика структурной геологии Бельской, Юрюзано-Сылвинской, Соликамской и Печорско-Воркутинской впадин, описаны главные структурные формы: чешуи, пластины и покровы, составляющие «анатомический каркас» прогиба в целом.
Наша концепция ориентирована на важнейшие закономерности в пространственном размещении соляных куполов, их ориентации согласно простиранию сопредельных складчатых областей и геотектонических структур районов соленакопления.
Наличие пространственной связи кунгурс-ких структур с подсолевыми линейными антиклиналями Бельской впадины отмечено давно. Например, выявлены закономерности в пространственном размещении Кинзебулатов-ского и Шиханско-Волостновского артинских и Воскресенского кунгурского валов [14]. Как установлено теперь бурением на ряде площадей, эти закономерности обусловлены тем, что линейные антиклинали подсолевого ложа и кунгурские валы приурочены к разным (висячему и лежачему) крыльям единого надвига.
Кровля сульфатно-галогенной фации кун-гура в пределах южной половины Бельской впадины образует ряд линейно вытянутых в субмеридиональном направлении валов, обнажающихся на поверхности в виде узких, прерывистых полос, отражающих срез соляных поднятий. С запада на восток здесь известны валы: Мелеузовский, Смаковский, Воскресенский, Александровский и Иртюбякский (рис. 1). Структура поверхности кунгурских отложений резко «несогласна» по отношению к нижележащим толщам. Соляным поднятиям, например, в одних местах соответствуют вогнутые складки, в других - выпуклые. Это несоответствие вызвано соляной тектоникой, создавшей в пластичных толщах солей диа-пировые поднятия различных форм и размера. Среди них «... можно различать все пере-
Рис. I. Схема размещения галогенных структур кунгура Бельской впадины Предуральского прогиба I - западная граница впадины; 2 - область отсутствия отложений кунгура; 3 - соляные поднятия; 4 - оси кунгурских валов; S - линии геологических разрезов
Рис. 2. Геологические разрезы Воскресенского и Александровского кунгурских валов (в пересечениях по линиям 1-1 (А) и 11-11 (Б) на рис. I)
1 - песчаники, алевролиты, аргиллиты верхней перми; 2 - гипсы, ангидриты кунгурского яруса; 3 - соли; 4 - загипсованные песчаники, алевролиты, аргиллиты; 5 - песчаники, алевролиты, аргиллиты ассельского, сакмарского и артинского ярусов; 6 - известняки, мергели, аргиллиты верхнего карбона; 7 - известняки и доломиты среднего карбона; 8 - известняки, доломиты с прослоями аргиллитов нижнего карбона; 9 - известняки верхнего девона; 10 - известняки, песчаники и аргиллиты среднего девона; 11 - мергели, доломиты, песчаники силура; 12 - песчаники, алевролиты, аргиллиты ашинской серии венда; 13 - залежь нефти; 14 - стратиграфические границы; 15 - линии надвигов (ШВ - Шиханско-Волостновского, Кз - Кинзебулатовского, С - Саратовского); соляные валы: I - Воскресенский, II - Александровский
ходы от горизонтально лежащей серии пластов вплоть до гребневидных с вертикальными и даже веерообразно-запрокинутыми крыльями» [15].
В долине широтного течения р. Нугуш Александровский и Воскресенский кунгурские валы разбурены двумя широтными профилями скважин (рис. 2). Александровский вал имеет падение крыльев 40 - 50°. Высота его 1560 м. Скважинами 7, 8, 9 и 11 в восточном крыле данного поднятия обнаружен надвиг. Он наклонен в верхней части разреза под углом 45°. На глубине 1700 - 2000 м выполаживается до 7 -10°. В скважине 7 на глубине 1023 м под тер-ригенными отложениями артинского яруса повторились кунгурские образования. Скважинами 9 и 8, расположенными восточнее, этот
надвиг вскрыт на глубинах 1740 и 1974 м, соответственно (под слоями среднего девона были обнаружены артинские отложения). Во фронтальной части надвига, названного Саратовским, в докунгурских отложениях выделена линейная Александровско-Басурмановская антиклиналь. Падение пород на ее западном крыле составляет 2°, на восточном - 5 - 12°.
Такое же строение обнаруживается и в районе Воскресенского кунгурского вала, который прослеживается перед фронтом следующего к западу Шиханско-Волостновского надвига (рис. 2). Его ширина здесь 2 - 5 км, крутизна склонов составляет 30 - 45°, высота - 1600 м. Параллельно восточному крылу вала, вдоль фронта Шиханско-Волостновского надвига,
докунгурские породы смяты в Арслановскую линейную антиклинальную складку.
Шиханско-Волостновский надвиг, создавший кунгурскую и докунгурскую структуры, погружается на восток под углами 40 - 45°, выполаживаясь на глубине 2300 - 2500 м до 10° (скв. 45 и 46). В 17 км южнее в обоих кун-гурских валах (рис. 2 Б) обнаружена та же зависимость пространственного размещения соляных и подсолевых дислокаций. Скважина 5 прошла через сводовую часть Александровского вала и вскрыла максимальную мощность осадков кунгура - 1900 м. Восточнее скважин 33 и 34 вскрыли Саратовский надвиг, наклоненный на восток под углами 45 - 10°. К его фронтальной части, в подсолевом ложе, приурочена Северо-Подгорновская антиклиналь. Аналогичное строение на этой широте обнаруживает и Воскресенский вал. Надвиг,
являющийся его восточным крылом, установлен здесь несколькими разведочными скважинами. Висячее крыло надвига осложнено Волостновской антиклинальной складкой.
Итак, мы видим, что в пределах Бельской впадины Предуральского прогиба отчетливо устанавливается тесная пространственная и генетическая связь соляных валов и линейных антиклиналей в подсолевом ложе с надвиго-выми дислокациями, которые обусловливают формирование и развитие как докунгурского, так и послеартинского структурных планов.
Механизм образования соляных поднятий представляется следующим образом. Тектоническая пластина, надвигавшаяся с востока под действием горизонтального давления, встречает на пути пластичные породы соле-носной формации. Она срывает их с основания, сминает и нагромождает перед фронтом
Рис. 3. Предполагаемый механизм формирования соляных структур.
По Ю.В. Казанцеву
А - накопление осадков в бассейне; Б - зарождение диапировых структур в условиях тангенциального сжатия; В - последующее формирование диапировых структур с участием гравитационных сил; I - песчаники; 2 - гипсы и ангидриты; 3 - соли; 4 - известняки; 5 - разрывы; 6 - направление тангенциального давления; 7 - направление действия гравитационных сил
надвига. В дальнейшем поднятие могло расти за счет гравитационного выжимания солей из соседних зон, приобретая форму диапиров или «ядер протыкания» (рис. 3). Этому способствовали интенсивная трещиноватость и дробление жестких пород в надвиговых зонах, хорошо проницаемых для нагнетания галогенных толщ. Соли при этом собирались в микроскладки, приобретая плойчатость, захватывая обломки подстилающих и боковых пород. Так в них попали аргиллиты, алевролиты, песчаники и известняки артинского, сакмарско-го, ассельского и уфимского ярусов, ангидриты, доломиты и глины кунгура. Подобные дислокации в большом количестве встречены в керне.
Таким происхождением диапиров можно объяснить отмечаемую многими исследователями интенсивную нарушенность и гофрировку пород в верхних частях кунгурских поднятий и ослабление дислоцированности с глубиной. Например, пачка слоистых плитчатых ангидритов, выделяемая в основании галогенной формации, почти повсеместно за пределами нарушений лежит в соответствии с нижележащими артинскими породами. Ненарушенными оказываются лишь пласты соли, удаленные от надвигов. Всего в 2,S км западнее Александровского вала скважина 20 вскрыла пачку гидрокарбонатно-сульфатных пород кунгура мощностью 12S м, в составе которой встречены два S-метрового слоя каменной соли. Находясь под мощными (> 2 км) молассами верхней перми, они, тем не менее, совсем не деформированы, а залегают горизонтально. Рассмотренные особенности соляной тектоники являются характерными не только для южной части Предуральского прогиба. Аналогичные структурные соотношения устанавливаются в Соликамской впадине. Здесь в кунгурском ярусе выявлено большое число структур, имеющих форму вытянутых валов, прослеживающихся в меридиональном направлении на 1S0 км и более. Одним из значительных среди них является Камско-Вишерский вал, прослеживаемый на юг от северной границы впадины почти на 200 км. Ширина его колеблется от 6 км (на юге) до IS км (на севере). Западное крыло вала более крутое (3 - 6°), чем восточное (до 1°). Амплитуда поднятия - 100 м. Березниковский вал протягивается от р. Вишера до р. Яйва параллельно Камско-Вишерскому на 140 км, имея шири-
ну 6 - 12 км. Наиболее приподнят он в районе Соликамска и Березников, где только толщина солей достигает S00 м. Западное крыло вала наклонено под углами 7 - 9°, восточное -1 - 2°. Харюшинский вал вытянут в том же меридиональном направлении на 80 км. Ширина его - 6 - 9 км, высота - около 60 км. Игумский вал прослеживается восточнее Харюшинско-го и параллельно ему на 14S км при ширине S -12 км и высоте 200 м. Углы наклона западного крыла достигают 9°, восточного - 2°.
Несмотря на сравнительно простое в целом строение описанных валов, внутри них наблюдается интенсивная дислоцирован-ность. По данным В.А. Вахрамеевой, детально изучившей здесь ряд соляных поднятий, пласты соли собраны в мелкие (высотой до ^ м) асимметричного профиля складки, вытянутые преимущественно в меридиональном направлении. Часто такие складки запрокинуты на запад и надвинуты на S0 - ^0 м в западном направлении.
Наличие столь сложной деформированно-сти соляной толщи, а также отсутствие продолжения кунгурских антиклинальных структур в подстилающих докунгурских отложениях (слои артинских пород под валами имеют чаще моноклинальное залегание, а порой образуют понижения) указывают на проявление здесь соляной тектоники. По аналогии с кунгурски-ми валами Бельской впадины следует признать, что возникновение и формирование валов Соликамской впадины связано с региональными надвигами, фронтальные части которых трассируются вдоль восточных крыльев соляных поднятий. Как и на юге Предураль-ского прогиба, последние приурочены к лежачим крыльям надвигов, висячие же их крылья осложнены фронтальными антиклинальными складками.
Тесная взаимосвязь соляных дислокаций и региональных тектонических структур устанавливается во многих областях земного шара. Линейные соляные диапиры, приуроченные к надвигам, выявлены в Афгано-Таджикской впадине [16] и Предпиренейских прогибах. Линейная ориентированность соляных поднятий, совпадающая с таким же расположением основных структур, отмечается в Припятской и Днепровско-Донецкой впадинах.
Связь соляных структур с разломами в подсолевом ложе доказана для Прикаспийской впадины [17, 18]. Закономерности их раз-
мещения в пространстве просматриваются на рисунках 4 и 5. Здесь же отмечается не только линейность в ориентированности одновоз-растных куполов, но и их последовательная миграция в пространстве с запада на восток. Как видим, триасового возраста соляные купола тяготеют к западу, юрские концентрируются чаще несколько восточнее, еще восточнее сосредоточены меловые соляные структуры. Однако эта закономерность не абсолютна, скорее, тенденция, но просматривающаяся довольно уверенно.
Солевой диапиризм в пределах Прикаспийской впадины возник в соленосной толще ран-непермского возраста. Здесь он развит очень широко. Несколько меньше - в пределах При-пятско-Днепровско-Донецкой системы, где отмечаются три разновозрастные соленосные толщи. Верхнефранская играет главную роль в Днепровском районе. Фаменские соли развиты главным образом в Припятском проги-
бе, а нижнепермские - преимущественно в западной части Донецкого бассейна.
Соляные структуры Прикаспийской впадины не только многочисленны (около тысячи), но и по средним размерам превосходят аналогичные структуры Днепровско-Донецкого региона. Некоторые из соляных куполов, например Челкарский, достигают 100 км в диаметре и занимают около 10 000 км2 по площади. Высота их - 8 - 10 км. Большинство соляных диапиров имеет в плане округлую или неправильную, часто близкую к изометричной, форму. Их формирование протекало не без влияния ориентированных тангенциальных напряжений, что можно наблюдать на рисунке 5. И хотя во взаиморасположении не наблюдается строгой упорядоченности, с глубиной отдельные штоки начинают сливаться в гряды, локализация и ориентировка которых, вероятно, контролируется существованием разломов определенных направлений. Развитие диапи-
| <£3> 11 | ..•;;;;■ | % [///мт//\з |ч«и»«м»|4
Рис. 4. Обзорная тектоническая схема Калмыкии, показывающая зависимость ориентированности соляных структур от доминантного направления разломной тектоники. По В.З. Басангову [18]
I - соляные купола (по предмеловой поверхности); 2 - локальные структуры по маркирующим горизонтам мела; 3 - главнейшие разломы общедонбасского направления; 4 - главнейшие разломы антидонбасского направления
Рис. 5. Закономерности соленакопления междуречья Утвы и Сагиза в восточной части Прикаспийской впадины. По Л.Ф. Волчегурскому, А.А. Ромашову, А.А. Фрейдлину [19]
1 - выходы соляных куполов на доплиоценовую поверхность; 2 - своды куполов, сложенные триасовыми отложениями (Т); 3 - своды куполов, сложенные юрскими отложениями (3); 4 - своды куполов, сложенные нижнемеловыми отложениями (К); 5 - крылья куполов и соляные перешейки; 6 - грабены; 7 - надсводовые мульды оседания; 8 - компенсационные мульды; 9 - межкупольные депрессии; 10 - наиболее прогнутые части межкупольных депрессий; 11 - разрывные нарушения. Соляные купола (цифры в кружках): 1 - Жосалы, 2 - Туз, 3 - Жетыколь, 4 - Чингирлауский, 5 - Шоптыколь, 6 - Лубенский, 7 - Константиновский, 8 - Аксуат, 9 - Акчий, 10 - Булюктау 11 - Алмазный, 12 - Топкай, 13 - Косколь, 14 - Лебедевский, 15 - Косагаш, 16 - Жарчагыл, 17 - Карасу, 18 - Жигерлен, 19 - Сартсай, 20 - Колпак-сай, 21 - Байтас, 22 - Кульчиксай, 23 - Черкесский, 24 - Тубекудук, 25 - Бегалы, 26 - Толпак, 27 - Алгабас, 28 - Телсу, 29 - Чингиз, 30 - Ботакоз, 31 - Тасымай, 32 - Майлисай, 33 - Кумсай, 34 - Тюртчагне, 35 - Кубасай, 36 - Хобда Южная, 37 - Хобда Северная, 38 - Сагимбай, 39 - Кзылжулдыз, 40 - Саурбай, 41 - Кызылкурган, 42 - Жекендысай, 43 - Джундусай, 44 - Каратау, 45 - Алтымбек, 46 - Ушкаты, 47 - Миялы, 48 - Кенель, 49 - Кзылсай, 50 - Каракемир, 51 - Орындыкты, 52 - Егизкара, 53 - Шаганколь, 54 - Барлыбай, 55 - Косбатыр, 56 - Тамдыкуль, 57 - Кемерши, 58 - Майкудук, 59 - Биркемпир, 60 - Сорколь, 61 - Когалы, 62 - Жарсай, 63 - Жидекараганда, 64 - Теке-Кардасин, 65 - Табекмола, 66 - Кемерколь, 67 - Талкудук, 68 - Ербулек, 69 - Саркумак Северный, 70 - Мукур, 71 - Саркумак, 72 - Дулат, 73 - Шокат, 74 - Саркумак Восточный, 75 - Ждаля, 76 - Копа.
Стрелками показано преимущественное направление соляных структур: Т - в триасе, 3 - в юре, К - в мелу.
ров осуществлялось довольно длительно - с поздней перми до конца кайнозоя. Их рост периодически то усиливался, та ослабевал или почти прекращался.
Соляные структуры Днепровско-Донецко-го региона отличаются от Прикаспийских не только меньшими размерами, но и овальной, чаще сильно вытянутой в плане, формой. Ди-апировые структуры в Припятской впадине также группируются в протяженные субширотные цепочки, тяготеющие к зонам крупных тектонических нарушений. Диапиры приурочиваются к прибортовым зонам, характеризуемым крутым общим уклоном ложа и наиболее сильно разбитым продольными и отчасти поперечными дизъюнктивами.
Как видим, наша модель хорошо согласуется с одной из важнейших закономерностей в пространственном размещении соляных куполов, их ориентации согласно простиранию
сопредельных складчатых областей и геотектонических структур непосредственно районов соленакопления, что согласуется с направлением динамического влияния как Урала, так и Кавказа [20] (рис. 6). Такая закономерность, безусловно, обусловлена другой, более высокого ранга закономерностью в структурной геологии передовых прогибов, заключающейся в характере и стиле их тектоники.
Известно, что раньше строение регионов соленакопления рассматривалось преимущественно с позиций вертикализма, в рамках фиксистской доктрины. О широком развитии здесь структур горизонтального сжатия известно не было. Потому и проблема происхождения соляных куполов решалась только в таком ракурсе.
В последние десятилетия надвиговая тектоника в пределах передовых прогибов получила надежное обоснование. Такой стиль мо-
Рис. 6. Зоны динамического влияния коллизионных поясов на территории Восточно-Европейской и Скифской платформ. По М.Г. Леонову [20]
1 - фундамент Восточно-Европейской платформы на поверхности (Балтийский, Украинский щиты), 2 - каледониды и фронт каледонских покровов, 3 - варисциды Урала и варисский фронт, 4 - альпиды и альпийский фронт, S - зона Тессейра-Торнквиста, 6 - преобладающие направления коллизионного сжатия, 7-9 - зоны динамического влияния: 7 - каледонид Скандинавии, 8 - варисцид Урала, 9 - альпид Кавказа (а) и Карпат (б), 10 - районы развития структур сжатия в осадочном чехле
билистской тектоники, с одной стороны, и согласованность в простирании структур горизонтального сжатия и соляных куполов - с другой, обязывали искать новые варианты их происхождения, по меньшей мере, не игнорирующие структурный фактор.
К.Х. Бакиров и др. [21, 22] на большом фактическом материале (данные бурения и сейсморазведки) показали роль тектоники в формировании диапировых поднятий Прикаспийской впадины. Для примера рассмотрим разрез Каратюбинского соляного поднятия (рис. 7). Здесь показана зона тектонитов, выполненная обломками карбонатных, терригенных и хе-могенных пород, сцементированных таким же, но более раздробленным материалом. В.Н. Мазур и Г. И. Селиванов (ПГО «Актюбинск-нефтегазгеология») достаточно уверенно выделили эту зону на временном разрезе 14 -76А, назвав ее зоной «глыбовых брекчий». Блоки горных пород в ней характеризуются значительной нарушенностью залегания пластов (присутствие мелкой складчатости, многочисленных трещин-разрывов и пр.).
Как это показано на рисунке 7, по надвигу произошло смещение верхнепалеозойских (пермских и каменноугольных) пород, оказав-
Рис. 7. Временной разрез соляного купола Каратюбе и Са-ламбальской антиклинали в Прикаспии. По К.Х. Бакирову, С.К. Курманову, М.А. Чимбулатову [22]
1 - сейсмические отражающие площадки (П1 - сопоставляемые с кровлей артинского яруса Р2); 2 - надвиг; 3 - зона тектонических (глыбовых) брекчий; 4 - соли; 5 - скв. Г-11
шихся смятыми в принадвиговую антиклинальную (Саламбальскую) складку. Таким образом, были подтверждены наличие диапиров в тылу надвиговой поверхности и образование антиклинальных ловушек УВ во фронте надвига.
В геологическом сборнике Института геологии УНЦ РАН (2009, №8), появилась статья А.Н. Светлаковой [23] «Новые сейсмические данные о соляной тектонике». Сейсмические материалы, бесспорно, являются важным аргументом в расшифровке геологического строения конкретных объектов. Мы их используем, в частности в совместных исследованиях с талантливым геофизиком О.И. Загребиной. Это - работы и по методике их интерпретации [24, 2S]. Однако часто сейсмические материалы не настолько информативны, как нам хотелось бы и, тем более, как это декларирует автор названной публикации. Еще в далекие 30-е годы прошлого столетия И.М. Губкин [2], ратуя за необходимость в нефтегазопоис-ковых работах применения слаборазвитых в то время геофизических методов (в т. ч. и сейсмических), обращал внимание на результативность их только в совокупности с грамотной геологической интерпретацией и при подтверждении бурением. В этом плане ничего не изменилось с тех пор. Да и в предыдущей статье в журнале «Известия наук о Земле и природных ресурсов» (2007, №11) А.Н. Светлакова с соавторами показали существование нестыковки, с одной стороны, ее интерпретации сейсмических материалов, а с другой - данных бурения: «Аномально высокие скорости в молассовых отложениях уфимского, казанского и татарского ярусов верхней перми... привели к уменьшению времени прихода всех волн, отраженных от подсолевых отложений, и, соответственно, на временном разрезе профиля №14 получился приподнятый по всем горизонтам центральный участок по отношению к западному. Хотя фактически, по скважинам, этот участок опущен» [26. С. S4]. «Сейсморазведка фиксирует разделы скоростей прохождения упругих волн на
границах лишь резко различных плотностных сред» [27. С. 86] и не всегда оправдана в тектоническом парагенезе соль - красноцветная моласса. Подобное отмечают и другие исследователи. Поэтому желание решать вопросы происхождения и структуры геологических объектов лишь на основе сейсмических материалов часто приводит к ошибкам. Из-за неоднозначности сейсмических данных при поисках нефтегазоносных раннепермских рифовых массивов и для изучения соляной тектоники в Предуральском прогибе в комплекс геофизических исследований обязательно входила электроразведка как более информативная.
В публикации А.Н. Светлаковой содержится критика наших представлений о механизме образования соляных структур. Следует заметить, что мы избегаем критиковать чьи бы то ни были представления. Это занятие не продуктивное. Но считаем необходимым отвечать на критику в наш адрес.
Потому и в данном случае обратили внимание, прежде всего, на непосредственно затрагивающие нас «фактические» данные -основу критики. Они таковы.
«Если бы движущаяся надвиговая пластина сминала соль, то надсолевые отложения так же бы сминались и имели хаотическую структуру» (с. 64).
Известно, что галит (каменная соль) является довольно хрупким минералом. «Но при нагревании его пластичность значительно возрастает (в горячем насыщенном растворе легко гнется руками). Делается пластичным также при продолжительном одностороннем давлении» [28. С. 121]. Если надвиговая дислокация приурочена к соляному пласту, то в нем вначале происходит хрупкое разрушение. Затем повышается пластичность как за счет возрастания температуры в результате трения, так и длительно действующего одностороннего тектонического давления, поэтому эвапоритовые горизонты довольно часто рассматриваются как основание надвигов [29]. К тому же, одно из известных положений структурной геологии гласит, что достаточно жесткое геологическое тело при перемещении (надвигании) по пластичному слабо дислоцируется. Это как плывущий пароход не превращается в «хаотическую структуру» (в терминологии критика), не деформируется вместе с верхним слоем воды, даже во время штормовой погоды.
«Но сейсмический материал показывает, что нет в природе ничего стабильнее и ровнее, чем надсолевые отложения в межсолянокупольном пространстве»
(с. 64).
Звучит патетично, но не соответствует действительности. Даже беглого взгляда на ее рисунки достаточно, чтобы убедиться, что межкупольное пространство, безусловно, дислоцировано. Возникают недоумения. Почему А.Н. Светлакова этого сама не замечает и противоречит себе? Надежда, что никто не будет сравнивать написанное и приведенное на рисунке? Непонимание того, что «стабильное и ровное» на геологическом языке означает не дислоцированное? В достеноновское время ошибочно допускали возможность первичного наклонного отложения слоев, но это заблуждение исправил выдающийся исследователь XVII в., один из основоположников геотектоники Н. Стено, опубликовав первый принцип (сейчас его называют законом) тектоники. Это знают все геологи.
«Несмотря на то, что надсолевые отложения, поднимаясь вслед за солью, могут принять почти вертикальное положениие, мощности между отдельными пластами остаются почти неизменными, и никакого хаотического нагромождения надсолевых отложений не наблюдается» (с. 64).
Критикующей следовало бы знать, что примеры брекчирования (видимо, его она называет «хаотическим нагромождением) достаточно хорошо известны в литературе и практике исследований по соляной тектонике. Еще в 1934 г. А.А. Блохин в выступлении по докладу И.М. Губкина сообщил о своем выводе: «Гипсы, залегающие среди красноцветных пород уфимского яруса, являются отложениями более древними, чем окружающие их породы, и представляют собой типичные ядра протыкания. В целом ряде разрезов вскрыто ди-апировое строение складок, сложенных уфимскими породами, резко дислоцированными, стоящими на головах, нередко совершенно раздробленными вблизи выходов гипсов и довольно быстро выполаживающимися при удалении от ядра диапира. Глубокое бурение в Ишимбаевском районе подтвердило эту точку зрения» (с. 41S). Можно сослаться и на работу К.Х. Бакирова и др. [22], в которой детально описаны брекчии на границе со многими соляными куполами в специальном разделе
«Глыбовые брекчии на крутых склонах соляных массивов» (с. 27 - 40). Они сложены обломками пород, вмещающих соляные тела, и часто залегают по периферии последних, но не повсеместно. Указывалось, что брекчии возникают в процессе формирования соляной структуры; там, где она не формировалась, брекчии отсутствуют. Однако для возникновения брекчий одного только фактора формирования соляной структуры недостаточно. И хотя брекчии действительно располагаются на боковых контактах соляных куполов, на многих из них, особенно пологих, а тем более на периферии соляных поднятий, они отсутствуют. Мы также отмечали интенсивную трещинова-тость и дробление жестких пород в надвигаемых чешуях, создающих хорошо проницаемые для нагнетания пластичных толщ зоны. Пласты их приобретают плойчатость, собираются в микроскладки, в них попадают обломки подстилающих и боковых пород. Перечисленные дислокации наблюдались нами в кернах многих буровых скважин. Такие брекчии описал и Д.В. Наливкин [30. С. 164] и также определял их как «брекчии, возникающие в процессе формирования соляных куполов», а Ю.А. Косыгин [31] называл их «брекчиями трения». Но особое «хаотическое нагромождение», образуемое надвиговыми дислокациями, - это вообще из области «архитектурных излишеств». Если бы А.Н. Светлакова картировала данные структуры в процессе геолого-съемочных работ либо документировала их по данным бурения, как это делали мы, она бы не понаслышке знала, как ведут себя надвиги в различных литологических и геодинамических условиях. Дело в том, что в плоскостях надвигания зоны дробления могут присутствовать и иметь различные мощности или же полностью отсутствовать. Это зависит от многих факторов: и амплитуд смещения по надвигу, и угла наклона дислокации, и литологического состава тектонически соприкасающихся сред,
и характера переслаивания разнородных слоев, и строения подсолевого ложа, а также над-солевых отложений, направления и силы тангенциального сжатия, и соотношения плотностей пород. Часто в плоскости надвигания отмечается лишь небольшая зонка притирания разнородных пород, иногда и она отсутствует, а надвигание устанавливается лишь по факту залегания фаунистически доказанных слоев более древнего возраста на более молодых образованиях.
«На рисунках этих исследователей» (Ю.В. и Т.Т. Казанцевых) «соляные штоки имеют конусообразный вид с широкой частью внизу конуса» и далее: «в Предураль-ском прогибе по сейсмическим данным нет куполов с широкой частью внизу купола» (с. 64).
Данные о широкой нижней части соляных куполов хорошо известны геологам, изучающим соляную тектонику (рис. 8 [27], где соляные купола перебурены), поэтому нет сомнения в неправоте декларативного заявления А.Н. Светлаковой и на этот счет. Да и в критикуемой ею нашей статье приведен рисунок, где по данным бурения хорошо видно расширение нижней части куполов (рис. 2).
На рисунках же, которые она называет как иллюстрацию к отсутствию соляных куполов с широкой частью внизу структуры, такое расширение также наглядно. Но что совершенно не объяснимо - это рисунки автора под номерами 2 и 3 в публикации, на которую мы уже ссылались в начале статьи: «Новые данные о строении южной части Башкирского Преду-ралья по результатам сейсмических работ» [2007], где все соляные купола рисуются ею именно с расширяющейся нижней частью. Мы приводим один из них (рис. 9).
Так что же это? Намеренное искажение фактов?
Но в статье содержится и материал, который имеет вполне приемлемое объяснение.
Рис. 8. Геолого-геофизический разрез Предуральского краевого прогиба по профилю 111-81. По К.А. Маврину [27]
Так, закономерное запрокидывание куполов в сторону надвигания хорошо согласуется с нашей моделью, с приуроченностью куполов к лежачему боку надвигов (рис. 10).
Мы далеки от мысли, что иные, отличные от нашей, точки зрения на происхождение соляных куполов не имеют права на существование. Однако, критические замечания, которыми обосновывается отсутствие тектонических напряжений в формировании рассматриваемых структур, должны соответствовать как минимум уровню необходимых знаний в области тектоники и структурной геологии.
И все же эта публикация не бесполезна в том смысле, что заставляет нас напомнить о ранее открытых истинах, дабы избежать, а
возможно и предотвратить, ряд последующих заблуждений. Справедливо сказал гениальный Гете: «Истину нужно постоянно повторять, ибо и заблуждения проповедуются вокруг нас постоянно».
И в заключение напомним, что тектонического варианта происхождения соляных куполов придерживаются и некоторые английские минералоги. В частности, Дж. Гилберт при описании галита (каменной соли) в Минералогической энциклопедии под редакцией К. Фрея [32] заметил, что: «Деформация стратифицированных соляных пластов на глубине приводит к внедрению массивных трубообразных тел, известных под названием соляных куполов...» (с. 373).
Рис. 9. Временной и сейсмогеологический разрез по профилю №14. По А.Н. Светлаковой [26] Отражающие горизонты: Кн - кровля кунгурских отложений нижней перми, А - кровля сакмаро-артинских отложений нижней перми, В - кровля верейских отложений, У - угленосная свита, Д1 - кровля кыновско-пашийских отложений верхнего девона, S-О - кровля силурийских отложений.
Индексы стратиграфических подразделений: P1 art - ассельско-сакмаро-артинские карбонатные отложения, P2uf+kz+t - верхнепермские терригенные отложения, на востоке - моласса; Д3 kn+psh-кыновско-пашийские терригенные отложения; S+V - силур-вендские отложения
Рис. 10. Сейсмический профиль XIII КМПВ-МОГТ (юго-восток Оренбургской области). По А.Н. Светлаковой. Добавления Ю.В. Казанцева
Литература
1. ГубкинИ.М. Избранные сочинения. Т. 2. - М.: Изд. АН СССР, 1953.
2. Губкин И.М. Нефть Волго-Каспийского бассейна // Проблемы Волго-Каспия. Т. 2. - Л.: АН СССР, 1934.
3. Stille Н. Injectivfaltung und damit zusammenhangende Erscheinungen. Geol. Rundschau, Bd.8, 1917.
4. Waterschoot van W.A.J.M. The structure of the salt domes of North-West Europe as revealed in salt mines. Bull. Am. Ass. Petr. Geol. 1925, №2.
5. АжгирейГ.Д. Структурная геология. - М.: Изд. МГУ, 1956.
6. Белоусов В.В. Основные вопросы геотектоники. - М.: Госгеолтехиздат, 1954.
7. Barton D. С. The American salt dome problems in the light of the Rumanian and German salt domes. Bull. Am. Ass. Petr. Geol. 1925. Vol. 9, № 9.
8. Nettleton L. L. Fluid mechanics of salt domes. Bull. Am. Ass. Petr. Geol. 1934. Vol. 18, № 9.
9. Nettleton L. L. Recent experimental and geophysical evidence of mechanics of salt dome formation. Bull. Am. Ass. Petr. Geol, 1943. Vol. 27, № 1.
10. Косыгин Ю.А. Тектоника. - М.: Недра, 1983.
11. Минералы (справочник). Том II. Вып. 1. - М.: Наука, 1965.
12. Казанцев Ю.В. Структурная геология Пре-дуральского прогиба. - М.: Наука, 1984.
13. Казанцев Ю.В. Структурная геология (основные научные результаты лаборатории за 1980 -2000 годы). - Уфа, 2000.
14. Билалов Р.С., Тагиров И.А., Камалетдинов М.А., Кудашев А.Ш. Новые данные о строении и перспективах нефтегазоносности Предуральского прогиба //Геология нефти и газа. 1968. №4. - С. 46 - 50.
15. Богданов А.А. Тектоника Ишимбайского При-уралья. - М.: Изд. МОИП, 1947.
16. Белеловский М.Л., Седлецкий В.И., Коробка В.С. О соляной тектонике мегантиклинали юго-западного Гиссара и Афгано-Таджикской впадины //Геотектоника. 1971. №2. - С. 102 - 114.
17. Демидов В.А. Линейная ориентировка соляных куполов и глубинные разломы в восточной части Прикаспийской впадины //Изв. АН СССР. Серия геол. 1974. № 8. - С. 115 - 118.
18. Басангов В.З. Особенности разломной тектоники и ее влияние на нефтегазоносность террито-
рии Калмыцкой АССР // Геологическое строение и разведка полезных ископаемых Калмыцкой АССР.
B. 7. - Элиста: Изд. Калмыц. ГУ, 1985. - С. 61 - 67.
19. Волчегурский Л.Ф., Ромашов А.А., Фрейд-лин А.А. Новое в геологии восточной части Прикаспийской впадины //Советская геология. 1977. №3. -
C. 32 - 39.
20. Леонов М.Г. Постумная реидная тектоника континентального фундамента //Геотектоника. 1997. №3. - С. 3 - 19.
21. Бакиров К.Х. Надвиговые структуры восточного борта Прикаспийской впадины //Докл. АН СССР 1983. Т. 271. № 4. - С. 928 - 932.
22. Бакиров К.Х., Курманов С.К., Чимбулатов М.А. и др. Вертикальная миграция углеводородов и прогноз крупных перспектив промышленной нефте-газоносности пермотриасового комплекса отложений Прикаспийской впадины. - Алма-Ата - Актюбинск, 1992.
23. Светлакова А.Н. Новые сейсмические данные о соляной тектонике //Геологический сборник №8. Информационные материалы /ИГ УНЦ РАН. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2009. - С. 60-69.
24. Казанцев Ю.В., Загребина А.И. О методах выделения разрывных нарушений на временных сейсмических разрезах МОГТ //Докл. АН. 2002. Т. 387. №3. - С. 370 - 373.
25. КазанцевЮ.В., Казанцева Т.Т., Камалетдинов М.А., Романов В.А., Мустафин Ш.А. Предварительная геологическая интерпретация Михайловского сейсмопрофиля // Геология. Изв. Отд. наук о Земле АН РБ. - Уфа: Гилем, 2005. №10. - С. 56 - 59.
26. Светлакова А.Н., Горожанин Е.Н., Пучков В.Н., Горожанин В.М., Разуваев В.И. //Геология. Изв. Отд. наук о Земле АН РБ. - Уфа: Гилем, 2007. №11. - С. 51 - 56.
27. Маврин К.А. Тектоника, палеогидрогеология и полезные ископаемые палеозоя Южного Предура-лья. - Саратов, 1988.
28. Островская Н.С. Минералы (справочник). Т. II. Вып. 1. - М.: Наука, 1965.
29. Роджерс Дж. Некоторые вопросы тектоники Аппалачей //Геотектоника. - 1968. №3. С. 3 - 29.
30. Наливкин Д.В. Учение о фациях. - М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1956.
31. Косыгин Ю.А. Тектоника нефтеносных областей. - М.: Гостоптехиздат, 1958. Т. 1.; Т. 2.
32. Фрей К. Полевые шпаты /Минералогическая энциклопедия. - Л.: Недра, 1985.
