CC BY
36
СТРОЕНИЕ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МАЛОПЕЧОРСКОГО АЛЛНХТННА ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ
А. М. Петров
Стажер-исследователь
Для изучения перспективности и оценки категории запасов минерального сырья в районе дислокаций складчатой системы Северного Урала появилась необходимость детального изучения геологических структур, контролирующих полезные ископаемые. Район работ располагался у Фронтального надвига Малопечорской зоны, а именно в зоне синклинорной структуры Верхнепечорского поперечного опускания, которая в свою очередь осложнена более мелкими структурными элементами третьего и четвертого порядков. Главными объектами наших исследований являлись Дубровско-Гарев-ская депрессионная зона, Уньинско-Шайгановская эрозионно-карстовая палеодепрессия и район р. Горелая. Эти структуры прослеживаются в предгорье Северного Урала от верховья р. Кол-вы (Красновишерской) до верховья р. Печоры и ограничены с запада грядой Высокая Парма, а с востока — высокими увалами и горными хребтами.
В основу данной работы положены материалы геофизических и геологических исследований полевого сезона 2004—2005 гг., проведенные Институтом геологии Коми НЦ УрО РАН отрядами В. А. Лютоева (2004 г.) и В. В. Удо-ратина (2005 г.) совместно с производственным объединением КОМИГЕО.
Целями исследований являлись: картирование поверхности скальных палеозойских отложений, выделение и уточнение границ структурно-формационных зон, а также выявление строения четвертичных отложений на данных участках. Главными задачами стали: проведение магнитных и электро-разведочных работ, а также интерпретация полученных геофизических данных на основе предшествующих геологических съемок; выделение высокоомного опорного горизонта, который отделяет скальные (древние) отложения от рыхлых (современных); выявление участков повышенной проницаемости (зон тектонических нарушений) и установление строения четвертичных отложений на данных участках.
Для картирования палеодепрессий и тектонических нарушений районов рек Большая и Малая Дубровки (Дуб-ровско-Гаревская депрессионная зона) были применены электроразведочный метод (ВЭЗ) и магнитометрические исследования, а для района р. Чёрная (Уньинско-Шайтановская эрозионнокарстовая палеодепрессия) и р. Горелая — магнитометрические исследования. При проведении электроразведоч-ных работ на участке Дубровско-Га-ревской палеодепрессии было отработано 4 профиля ВЭЗ длиной 6, 3, 7 и 3 км соответственно, расстояние между профилями составляло 1,5—2 км. По профилям Дубровско-Гаревской де-прессионной зоны, Уньинско-Шайта-новской эрозионно-карстовой палеодепрессии и участка р. Горелая нами были проведены магнитометрические исследования. На участке Дубровско-Гаревской палеодепрессии количество фактических точек составило 634. На участке Уньинско-Шайтановской эрро-
зионно-карстовой палеодепрессии количество фактических точек наблюдения составило 382. В районе р. Горелая количество фактических точек — 240.
Данные ВЭЗ, полученные в процессе полевых исследований 2004 г., были обработаны при помощи ЭВМ в программе IPI2WIN. По обработанным данным были построены гео-электрические разрезы по профилям участка Дубровско-Гаревской палеодепрессии. Впоследствии на каждом участке для интерпретации было выделено по одному профилю, дающему более полную картину геологического строения данного района. На участках рек Большой и Малой Дубровки был взят профиль I—I, в районе реки Чёрная — профиль V—V, и на площади реки Горелая — профиль К—К (рис. 1, 2).
В процессе анализа по изменению электрических свойств на геоэлектриче-ском разрезе выделены горизонты с различной проводимостью. В результате
Рис. 1. Схема профилей участков рек Бол. и Мал. Дубровка и р. Чёрная (на основе геологической карты)
0 1000
~\ Участок работ Г Профили работ
Рис. 2. Схема профилей участка р. Горелая (на основе геологической карты)
корреляции установленных высоко- и низкоомных слоев по профилям в разрезе отчетливо выделяется опорный низ-копроводящий горизонт. Верхняя часть разреза объединяет горизонты, электрическое сопротивление (р) которых варьирует в пределах от 25 до 700 Омм.
Результаты магнитометрической съемки представлены в виде графиков изменения наблюденного элемента магнитного поля по профилю. Первичная обработка магнитометрических данных производилась параллельно с производством съемочных работ. При построении графиков изменения наблюдённого магнитного поля прежде всего наносились на план в масштабе съемки все точки наблюдения, и около каждой точки выписывались значения измеренного элемента с его знаком. Значения АТ выписывались в нанотеслах.
В процессе анализа по изменению электрических и магнитных свойств пород осадочного чехла нами были выделены слои с различными физическими свойствами. В результате корреляции выделенных слоев в разрезах отчетливо выделяется опорный горизонт и палеоген-неоген-четвертичные отложения в верхней части разреза.
На участке Дубровско-Гаревской палеодепрессии опорный горизонт сложен палеозойскими породами. С запада на восток величина удельного сопротивления меняется от 1000—2200 до 400—900 Омм. Это связано с изменением литологического состава пород.
Западная часть разреза представлена известняками позднего девона и известковисты-ми каменноугольными породами, центральная — кварцевыми и кремнистыми песчаниками карбона и позднего девона с рк от 70 до 200 Омм и восточная — кремнистыми сланцами позднего девона. В восточной части профиля по кровле опорного горизонта выделяется приподнятый к дневной поверхности до 20—25 м участок кремнистых пород шириной 400 м. Внутри этого участка с рк, равным 1400 Омм, выделяется относительно узкая (150 м) зона с рк, равным 14 Омм, уходящая вглубь высокоомного скального горизонта. Пониженные значения удельного сопротивления в рассматриваемой зоне могут говорить о нарушении сплошности кремнистых пород с возможным проникновением в нее глинистого материала. Зона пониженных значений удельного кажущегося сопротивления, вероятно, приурочена к шарьяжу, по плоскости которого позднедевонские породы надвинуты с востока на более поздние каменноугольные отложения.
Изменение литологического состава опорного горизонта подтверждается также графиком интенсивности магнитного поля на данном участке. В западной части разреза, представленного известняками позднего девона, интенсивность магнитного поля составляет 6—10 нТл. К востоку, с переходом к кремнистым песчаникам и сланцам карбона и позднего девона, происходит повышение интенсивности магнитного поля до 25—30 нТл. Увеличение интенсивности геомагнитного поля происходит плавно, что может говорить о постепенном переходе к кремнистым породам.
Разлом, находящийся на контакте кремнистых песчаников и сланцев, на графике изменения геомагнитного поля данного участка никак не отражается. Это объясняется одинаковыми магнитными свойствами данных кремнистых пород.
Верхняя часть опорного горизонта объединяет палеоген-неоген-четвер-тичные отложения — пестроцветные сильно песчанистые глины, супеси и суглинки. Значительно реже встречаются различные кремни и песчаники. В основании разреза, непосредственно на коренных породах визейского возраста, залегает белый кварцевый тонкозернистый песок со слабо заметной горизонтальной слоистостью и с крупными обломками известняков. Песок сильно известковистый, и его образование, по-видимому, связано с выветриванием известняков и доломитов. Мощность пестроцветных отложений составляет не менее 10 м.
Осадки среднечетвертичного возраста представлены разнообразным комплексом пород ледникового, ледниково-морского, водно-ледникового и озерно-аллювиального происхождения, среди которых выделяются стратиграфические горизонты и толщи.
Аллювиальные отложения III надпойменной террасы (а III2) представлены вверху гравийно-галечным материалом, внизу серым и светло-серым кварцевым песком в основном мелко-и среднезернистым, горизонтально-и косослоистым с мелким и хорошо окатанным гравием и редкой галькой. Мощность 10 м.
Аллювиальные отложения II надпойменной террасы (а III3) представлены галечниками и песками. Мощность 5—6 м.
Верхнечетвертичные — современные отложения. Аллювиальные отложения поймы и I надпойменной террасы (аШ—IV). Для аллювия I надпойменной террасы характерны мелкозернистые пески серые и грязно-серые, супеси и суглинки палевые, темно-серые с синеватым оттенком, синие глины, реже галечники и мелко- и среднезернистые пески. Мощность 4—5 м. Удельное электрическое сопротивление неоген-четвертичных отложений (р) варьирует в пределах от 25 до 700 Омм. Широкий разброс значений кажущегося сопротивления объясняется локальным присутствием в верхней части разреза скальных пород опорного горизонта, представленных в виде обломков органогенного, рифогенного, доло-митизированного известняка (Лютоев, 2005) (рис. 3).
На участке Уньинско-Шайтанов-ской эррозионно-карстовой палеодепрессии опорный электрический горизонт представлен карбонатными поро-
V/
^ес&Яик, август, 2006 г., № 8 ® ]
лТ
о ш ной 1всп шо здф ш зчоо
1 <£-ЧЦН. «* КпОН Хй—**» ***'"*гомжа.** J г» грдфнпд 14 рЧКТЧ р, Ьоп ДуОрСЧ*#
Рис. 3. Схематический геологический разрез по профилю I—I на участке р. Бол. Дубровка
дами палеозойского возраста. В западной и центральной частях разреза выделяются разломные зоны, которые могут быть выполнены тонкодисперсным материалом (возможно, глинистым). В восточной части разреза находится дайка основного состава приуроченная к позднепалеозойскому до-леритовому комплексу. Она прорывает доломитизированные известняки верхнего силура и интенсивно мрамо-ризует их в узкой (1—2 м) зоне экзоконтакта. Долериты, слагающие дайку на р. Унья, представляют собой мелкозернистые, плотные, массивные породы зеленовато-серого цвета. Структура их офитовая и пойкилоофитовая, сменяющаяся в периферических частях тел микрофитовой и порфировидной. Для всех структур характерен резкий идиоморфизм плагиоклаза по отношению к пироксену. Обычно также прорастание ксеноморфных зерен последнего тонкими лейстами плагиоклаза. Состоят долериты из основного плагиоклаза, авгита и агрегата иддинг-сит-боулингита, нацело ксеноморфно замещающего первичный оливин. Кроме того, отмечаются редкая вкрапленность магнетита и ильменита, а также спорадические зерна кальцита. Облик пород кайнотипный. Породообразующие минералы практически не изменены (Г. Ф. Проскурин, 1969 г.).
На графике интенсивности геомагнитного поля данного участка можно условно выделить три зоны с различной интенсивностью магнитного поля. Западная часть — известняки верхнего девона с интенсивностью поля 50—70 нТл. Восточнее лежат ордовикские известняки (возможно глинистые) и доломити-зированные известняки нижнего силура с интенсивностью магнитного поля 80—100 нТл. Все три блока разделены
между собой разломами, которые подтверждаются как геоэлектрическими, так и геологическими исследованиями предшествующих лет. На графике магнитного поля разломы не выделяются высокими градиентами, значения находятся в пределах 70—90 нТл.
В восточной части разреза нижнесилурийские известняки прорываются долеритовой дайкой, которая очень хорошо выделяется на графике магнитного поля в виде аномальной зоны. Максимальное значение интенсивности магнитного поля здесь составило 1428 нТл, в западной части профиля значения резко изменялись от 185 до 774 нТл и до максимального, в восточной части кривой значения резко ушли в минус — перепад составил от 1428 до -223 нТл (разница в 1651 нТл), постепенно значения вышли из минуса и приняли положительный знак. Данный характер графика указывает, что дайка имеет западное направление падения — прямо противоположное вмещающим её породам, которые имеют направление падения на восток.
Верхняя часть разреза объединяет палеоген-неоген-четвертичные отложения. Представлена делювиальными образованиями эоплейстоцена-голо-цена, аллювием русла и пойм, а также комплексом осадков палеодепрессии, среди которых можно выделить суглинки мощностью до 2.5 м; рыхлые породы, представленные песком с галькой мощностью до 37.5 м и перекрывающие пласт коренных пород; глины мощностью до 0.6—0.8 м, которые местами тоже перекрывают коренные породы (Г. Ф. Проскурин, 1969 г.). Незначительная мощность рыхлых отложений по краям разреза может свидетельствовать о бортах палеодолины (рис. 4).
На участке в районе р. Горелая также хорошо выделяется нижележащий горизонт сложенный серыми палеозойскими известняками с линзами кремней. Толща не нарушена тектоническими нарушениями и представляет собой монолитный блок с углом падения на восток в 52°. Вышележащие отложения представляют собой палеоген-неоген-четвертичную толщу. На юго-западной части разреза мощность ее относительно мала и составляет в среднем 10—20 м, представлена глинами и суглинками, возможно мергелями и алевролитами. Большую часть данных отложений слагают песчано-галечные образования с обломками коренных пород. Выше толщу перекрывают слои глин и суглинков мощностью до 5 м. На графике магнитного поля данного участка хорошо видны две зоны с различной интенсивностью поля — юго-западная и северо-восточная. В юго-западной части значения магнитного поля невелики и составляют — 10 нТл, однако здесь присутствуют несколько относительно высокоградиентных участков (относительно значений в данной зоне) с интенсивностью 32, 43, 38 и 41 нТл. В северо-восточной зоне общий фон геомагнитного поля выше и составляет 35—40 нТл. Это вполне возможно объяснить тем, что мощность рыхлых отложений в северо-восточной зоне гораздо больше, и, следовательно, там могут накапливаться различные магнитные элементы в гораздо большем количестве, чем в юго-западной. Скачки значений магнитного поля юго-западной зоны также могут быть приурочены к зонам с относительно большей мощностью рыхлых отложений.
Небольшая мощность рыхлых отложений в юго-западной части разреза может свидетельствовать о наличии левого борта палеодепрессии, в правой же части разреза большая мощность свидетельствует о наличии долины палеодепрессии (рис. 5).
Результаты качественной и количественной интерпретации данных электрического зондирования и магнитометрической съёмки с активным привлечением геологической информации, полученной в ходе предыдущих
У«
г® ^ес&Яик, август, 2006 г., № 8
Рис. 4. Схематический геологический разрез профиля У-У на участке р. Чёрная
Рис. 5. Схематический геологический разрез профиля IX—IX на участке р. Горелая
исследований, позволили построить многослойные геоэлектрические разрезы и графики изменения наблюденного элемента магнитного поля по профилям. В процессе анализа по изменению физических свойств пород осадочного чехла на геоэлектричес-ком разрезе выделены слои с различной проводимостью. В результате интерпретации геофизических данных выделены высоко- и низкоомные слои. По профилям в разрезе отчетливо проявляется опорный горизонт. Он условно делит разрез на две части: верхнюю и нижнюю. Верхняя часть объединяет палеоген-неоген-четвертичные отложения, представленные аллювиальными, озерными, прибрежно-морскими образованиями мощностью от первых до десятков метров.
На участке Уньинско-Шайтановской эрозионно-карстовой палеодепрессии
магнитометрические данные позволили точно интерпретировать аномальную зону на геоэлектрическом разрезе как дайку основного состава, приуроченную к позднепалеозойскому доле-ритовому комплексу, и определить направление ее падения на запад, когда коренные породы, которые она прорывает, имеют прямо противоположное падение на восток.
В районе Дубровско-Гарьевской палеодепрессии магнитометрические данные подтверждают версию о кремнистости пород, залегающих в восточной части разреза. Увеличение интенсивности геомагнитного поля происходит плавно, что может говорить о постепенном переходе к кремнистым породам. Разлом на данном участке не отражается на графике интенсивности магнитного поля.
Для участка р. Горелая магниторазведка позволила выделить две зоны с
относительно разными показателями геомагнитного поля. Это обусловлено различными мощностями рыхлых отложений, в которых свою очередь могут накапливаться магнитные элементы. Следовательно, в зоне с большей мощностью отложений геомагнитный фон выше и составляет 35— 40 нТл.
Таким образом, задачи исследования были решены в полном объёме — выполнены магнитные и электро-разведочные работы, а также проведена интерпретация полученных геофизических данных с учетом предшествующих геологических съемок. Нами было выявлено детальное строение палеоген-неоген-четвертичных образований на данных участках работ. Выявлены опорные горизонты и слагающие их породы, тектонические нарушения — разломы, обозначены борта палеодепрессий.
Выделенные нами разломы подтверждаются электроразведочными работами вкупе с геологическими данными предшествующих лет. Скорее всего все они являются залеченными тонкодисперсным материалом. К сожалению, мы не можем утверждать это точно, так как не имеем геологических данных об этом.
ЛИТЕРАТУРА:
Лютоев В. А., Лыюрова Т. А., Зархид-зе Д. И., Иванов В. Н. Картирование тектонических нарушений Верхнепечорского опускания по данным ВЭЗ // Строение, геодинамика и минерагенические процессы в литосфере: Материалы 11-й Международной конференции, Сыктывкар. 2005. С. 215—216.
Проскурин Г. Ф., Давыдов К. В., Луп-пов Ю. И., Исаков В. П. Геологическое строение территории листа Р-40-ХХШ (отчёт Уньинской ГПСП по работам 1965— 1968 гг.). Воркута, 1969.
