Возраст отложений формирующих фундамент

Обновлено: 17.05.2024

Особенности геологического строения мел-мергельной толщи пород в целях использования их в качестве основания зданий и сооружений Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Текст научной работы на тему «Особенности геологического строения мел-мергельной толщи пород в целях использования их в качестве основания зданий и сооружений»

М.М. Яковчук, А.В.Овчинников, И.К.Решетов

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МЕЛ-МЕРГЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ ПОРОД В ЦЕЛЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Исходным материалом для написания статьи явились результаты полевых и лабораторных исследований авторов, а также данные анализа фондовых и опубликованных источников (Горькова И.М., 1962; Перцовский Ю.М., 1962; и др.).

На отдельных застроенных территориях Центрально-Черноземного региона основанием гражданских зданий и промышленных сооружений являются мел-мергельные грунты. В пределах строительных площадок участились случаи деформирования зданий расположенных на указанных грунтах. Деформации проявлены в виде трещин разрыва на кирпичных стенах зданий, зиянием между стенами и несущими конструкциями зданий (колонн, панелей, перекрытий), осадкой и провалами земной поверхности вокруг построек и сооружений. Подобные нарушения связаны, прежде всего, как с природными факторами (геологическим строением и литологопетрографическим составом меловых толщ), так и техногенными (этапы проектирования, строительства и эксплуатации).

Для инженерно-геологической характеристики пород определяется предел их прочности на одноосное сжатие в сухом и водонасыщенном состоянии, степень трещиноватости и выветрелости, химическая стойкость

против растворения и выщелачивания. Также определяется крепость пород (т.е. их суммарное сопротивление разрушению при разработке). Коэффициент крепости плотного массивного мела и мергеля составляет 2, а рыхлых выветрелых разностей этот показатель снижается до 0,8. Твердость мела, являющаяся одним из важных механических свойств, по шкале Мооса меньше единицы. В инженерно-геологических целях мел необходимо испытывать при естественной влажности.

Деформационные особенности мела детально рассмотрены в работе (Пузыревская Т.Н., 1952), в которой изложены результаты исследований упругих свойств и деформируемость сухого и водонасыщенного мела (сопротивление раздавливанию, всестороннему сжатию, сдвигу и др.). В отмеченной работе сделан вывод об отсутствии пластического течения в мелу и способность его к упрочнению под нагрузкой во времени.

Разброс значений различных параметров мел-мергельных пород зависит, прежде всего, от генетической принадлежности, литологического состава и стратиграфического положения указанных пород. Полевые наблюдения в меловых карьерах и результаты лабораторных исследований мела выявили следующее.

Рис. 1. Виды карста в мелах

Мел-мергельная толща в вертикальном разрезе стратиграфически имеет три положения: толща перекрывается глинистыми, песчаными осадками, либо непосредственно выходит на земную поверхность или покрывается маломощным (0,3-0,7 м) почвенно-растительным слоем.

Нередко перекрывающие песчаноглинистые (супесь-суглинистые) отложения обводнены, что отражается на прочностных и деформационных характеристиках грунтового основания. Литологический вертикальный разрез самой мел-мергельной толщи так же имеет неоднородное строение мел-мергельной толщи

Зональность толщи обусловлена чередованием слоев чистого мела, глинистого мела и мергеля, либо органогенного, кристаллического (химического) и разжиженного (пастообразного) происхождения. Степень выветрелости меловой толщи различна: от дезинтегрированного состояния через трещиноватый мел до массивной и плотной текстуры в вертикальном разрезе (сверху вниз). Важным геологическим фактором, влияющим на устойчивость грунтового основания, является закарстованность меловой толщи (рис. 1).

Карст в мелах представлен в двух видах: первый имеет сводовый харак-

тер (I) и чаще всего наблюдается в случае перекрытия мел-мергельной толщи только почвенно-растительным слоем; второй имеет воронкообразную форму (II) и является погребенным карстом, выполненным перекрывающимися песчано-глинистыми отложениями с выветрелыми и ожелез-ненными обломками мелкозернистого песчаника кварцевого состава.

Отмеченные геологические особенности строения мел-мергельной толщи, а также гипсометрическое положение ее кровли сказывается на просадочных и деформационных характеристиках грунтов, являющихся основанием для фундаментов зданий и сооружений.

В меловой толще, в настоящее время, возможно проявление карсто-во-суффозионных процессов в силу техногенного влияния и воздействия, обусловленного утечкой вод, прокладкой теплотрасс, различного рода водонесущих коммуникаций (водопроводы, ливнестоки, канализация). Именно утечка воды из них в первую очередь приводит к усилению карсто-во-суффозионных явлений, поскольку воды имеют агрессивный характер, кислотно-щелочной состав, повышенную температуру, суммарно вызывающие повышенную интенсивность

Рис. 2. Стадийное развитие оседаний поверхности, вызванных карстом в мелях

растворения мела, а, следовательно, и карстово-суффозионных процессов. Схема оседания земной поверхности отражена на рис. 2.

Перекрывающие породы состоят из суглинков, песков и выветрелых обломков песчаника палеогенового возраста. Указанные отложения выполняют пустоты и открытые трещины в подстилающих мелах. Вымывание тонкого материала приводит к образованию полостей, разрыхлению перекрывающей «арки» и разрастанию полостей в сторону поверхности земли, особенно после сильных ливневых дождей. Это, в свою очередь, создает под дорогами или домами, зданиями, благоприятные условия для обрушения. Эти, хотя и опасные, но относительно мелкие обрушения могут достигнуть значительно больших размеров, если имеется связь трещин с крупными карстовыми полостями в мел-мергельной толще. На рис. 2, I и II показано неповрежденное основание, а на III и IV - поврежденное основание. Рис. 2, IV отражает случай с обрушением, распространившимся к земной поверхности.

При развитии жилищного строительства в районах с мел-мергельными грунтами в качестве оснований фундаментов должны использоваться заполненные бетоном траншеи, которые проходятся до кровли коренных пород. Все пустоты, встречаемые при

проведении земляных работ, заделываются в индивидуальном порядке. Для высоких зданий при значительной мощности рыхлых перекрывающих меловую толщу отложений следует применять буронабивные сваи большого диаметра, что позволяет одновременно исследовать основание и осуществлять расчистку и заделку полостей. Для сооружений, особо чувствительных к осадке, (резервуары для воды, нефти и т.п.) необходимо удалить поверхностные отложения на всей стройплощадке до кровли коренных пород, промыть ее струей воды, чтобы обнажить все карманы, трещины, карстовые пустоты, залить их бетоном и подготовить таким образом надежное основание для строительных конструкций.

Песчано-глинистые поверхностные отложения, перекрывающие трещиноватые мел-мергельные породы, могут постепенно вмываться в трещины подстилающих пород, что приводит к провалам земной поверхности. Следует учитывать, что верхняя часть меловой толщи мощностью от 5 до 1015м является ослабленной зоной, т.е. корой выветривания, которая также может быть отнесена к рыхлым образованиям. Эта зона сложена дресвой, щебнем, крошкой и порошкообразным мелом. Поэтому кровлей коренных пород в толще будет являться нижняя граница развития коры вы-

ветривания, ниже которой развиты мела плотные и массивные. Следует иметь ввиду и то обстоятельство, что конфигурация указанной границы может иметь извилистую и зигзагообразную форму, которая напрямую зависит от тектонических особенностей мелов. Установлено, что в мелах широко развиты вертикальные трещины и ослабленные зоны, вдоль которых на глубину возможно развитие и ныряние нижней границы коры выветривания мел-мергельных пород.

Тектонические нарушения в меловой толще также являются благоприятным фактором для развития кар-стово-суффозионных явлений. Вынос тонкодисперстного материала из области развития суффозии может производиться по горизонтальным трещинам, широко развитым в мелах, в направлении области разгрузки. Областями разгрузки являются поймы и долины рек, подножия крутых склонов. Подмечено, что карстово-суф-фозионные процессы в мел-мер-гельной толще наиболее интенсивнее проявляются на водоразделах (возвышенностях и утесах), на участках со значительным гипсометрическим перепадом расположения областей питания и разгрузки. На участках с пологими склонами и небольшой вертикальной разностью абсолютных отметок, интенсивность явлений раство-

рения и размыва мел-мергельных пород резко снижается. Указанное обстоятельство следует учитывать при выборе территорий для застройки.

1. При строительстве высотных зданий с применением столбчатых фундаментов в закарстованных и трещиноватых мел-мергельных породах рекомендуется применять предварительное бурение скважин под каждый столб и цементацию трещиноватой зоны в соответствии с распределением напряжений. Таким образом, будут преодолены трудности, связанные с необходимостью передачи больших нагрузок на основание, сложенное трещиноватыми и вывет-релыми мелами.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. В ходе проведения проектноизыскательских работ требуется детальное изучение литолого-страти-графического разреза мел-мергельной толщи с целью выявления зональности строения и физико-химических условий образования различных литоти-пов морской фации и меловой формации пород.

3. Колонковое бурение скважин необходимо осуществлять с полным отбором керна, данные детального изучения которого явятся информативным материалом для построения инженерно-геологической модели грунтового основания.

Яковчук М.М. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент,

Овчинников А.В. - аспирант,

Белгородский государственный университет, Белгород, Россия

Решетов И. К. - доктор геолого-минералогических наук, профессор, Харьковский национальный университет, Харьков, Украина

А́ФРИКА

Авторы: О. А. Климанова (Природа: физико-географический очерк), Н. А. Божко (Природа: геологическое строение и полезные ископаемые), В. А. Попов (Исторический очерк: доколониальный период, Народы), БРЭ (Исторический очерк, актуализация 2015), Ю. Б. Коряков (Народы), И. Г. Кушке (Традиционная культура), Е. С. Котляр (Традиционная культура), А. С. Алпатова (Традиционная культура), Е. М. Гороховик (Традиционная культура), М. И. Каратыгина (Традиционная культура), В. А. Митрофанов (Традиционная культура), В. И. Линдер (Спорт) Авторы: О. А. Климанова (Природа: физико-географический очерк), Н. А. Божко (Природа: геологическое строение и полезные ископаемые), В. А. Попов (Исторический очерк: доколониальный период; >>

А́ФРИКА, второй по величине (после Евразии) материк и часть света.

Фундамент молодой платформы возраст

Платформы – малоподвижные крупные изометрической формы глыбы земной коры или фундамент из магматических и метаморфических пород, осадочный чехол, характеризующиеся сравнительно низкой проницаемостью земной коры, низкой сейсмичностью и вулканизмом.

Платформы делятся на континентальные (кратоны) и океанические. Основное их различие состоит в:

1) разнородном составе второго слоя коры;

2) большой разнице послойной и суммарной мощности литосферы;

3) в неодинаковой внутренней структуре этих платформ;

Осадочный чехол платформ характеризуется горизонтальным или почти горизонтальным залеганием слоев, сравнительным постоянством их состава, выдержанностью мощностей и набором определенных платформенных формаций.

Платформы обладают равнинным рельефом (низменным или плоскогорным). Некоторые участки платформ могут быть покрыты мелким эпиконтинентальным морем (Белое и Азовское моря). Для платформ характерна низкая современных вертикальных движений, очень слабая сейсмичность, отсутствие вулканической деятельности и пониженный тепловой поток (по сравнению со среднеземным).

Континентальные платформы делятся на древние и молодые.

Древние являются наиболее типичными платформами с докембрийским, в основном раннедокембрийским фундаментом и составляют древнейшие центральные части материков. К древним платформам относятся Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Китайско-Корейская. Эти платформы составляют северный ряд платформ. Далее идут Южно-Американская, Африканская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая, которые занимают южный ряд. В отдельную группу входит Южно-Китайская платформа, которую японские геологи называют Янцзы. В фундаменте этих платформ преобладают архейские образования. За ними идут раннепротерозойские, среднепротерозойские и верхнепротерозойские.

Древние платформы имеют полигональное очертание и отделены от смежных сдвигово-надвиговых сооружений передовыми прогибами. Эти прогибы налагаются на опущенные края платформ, либо непосредственно тектонически перекрыты их надвинутыми периферическими зонами. По периферии Восточно-Европейской платформы наблюдаются оба типа таких отношений.

Т.о. основными признаками древних континентальных платформ являются:

1) двухэтажное строение (фундамент сложен докембрийскими породами и осадочным чехлом);

2) большое распространение осадочного чехла выдержанной мощности и одинакового состава;

3) складчатость прерывистого типа;

4) отсутствие прямой унаследованной связи между структурами чехла и складчатостью фундамента.

Молодые континентальные платформы занимают значительно меньшую площадь материков (около 5%) и располагаются в основном по периферии континентов либо между древними платформами.

К молодым платформам относятся Среднеевропейская и Западноевропейская, Восточноавстралийская, Патагонская платформы. Они находятся на окраинах континентов. Западносибирская платформа относится к платформам, расположенным между древними платформами.

Фундамент молодых платформ сложен в основном осадочно-вулканическими породами фанерозойского возраста, которые слабо метаморфизированы. Граниты и другие интрузивные образования играют подчиненную роль в составе фундамента и поэтому фундамент молодых платформ именуется не кристаллическим, а складчатым. Поэтому фундамент молодых платформ отличается от фундамента осадочного чехла только высокой дислоцированностью. В связи с этим, в зависимости от возраста завершающей складчатости фундамента молодых платформ, все платормы или их части подразделяются на эпикаледонские, эпигерцинские, эпикиммерийские.

Т.о. молодые платформы характеризуются следующими признаками:

1) трехэтажное строение: фундамент, промежуточный комплекс и осадочный чехол;

2) располагаются молодые платформы на периферии геосинклинальных поясов и на стыке древних платформ;

3) частичная унаследованность структурного плана и типа складчатости основания в осадочном чехле;

Фундамент западно сибирской плиты сложен отложениями возраста

Западно-Сибирская плита

Огромная территория Западно-Сибирской плиты (около 3,5 млн. км 2 ), равная по площади Франции, Англии, Италии и Финляндии, представляет собой заболоченную низменность, покрытую тайгой и тундрой. Сложные климатические и географические условия долгое время сдерживали геологическое изучение этого региона.

Фундамент плиты наиболее изучен вблизи горного обрамления, где глубина до него не превышает нескольких сотен метров. По данным бурения глубоких скважин он исследован в южных и центральных районах Западной Сибири. На севере основание плиты бурением не вскрыто и все представления о нем базируются на геофизических данных.

* ( Аналог авлакогена древних платформ.)

В тектоническом строении платформенного чехла можно выделить ряд крупных геоструктурных элементов: антеклиз, синеклиз, зон поднятий, сводов, валов, впадин и прогибов (рис. 18).

Для положительных геоструктурных элементов характерна сокращенная мощность осадочного чехла в результате выпадения из разреза нижне-среднеюрских горизонтов и вследствие общего сокращения мощности отложений. В пределах плиты выделяют Ямальскую, Сосьвинскую, Тобольскую (Вагай-Ишимскую), Среднеобскую (Хантейскую) и Колпашевскую антеклизы и Малохетско-Хетскую, Приколыванскую и Казачинскую зоны поднятий.

Относительно хорошо изучена бурением и геофизикой Среднеобская антеклиза, расположенная в центральных районах Западно-Сибирской плиты. Она простирается в субмеридиональном направлении на расстояние 900-1000 км при ширине 350 км. Подошва юрских образований в ее пределах залегает в среднем на глубине 3 км. С запада и востока антеклиза ограничена зонами крупных разломов, отделяющих ее от соседних синклиз и мегапрогибов. В составе Среднеобской антеклизы выделяют Сургутский, Нижневартовский, Пурпейский, Демьяновский и Каймысовский своды, разделенные Юганским, Локосовским, Едъяхинским прогибами. Своды, как правило, имеют изометрические, несколько вытянутые в субмеридиональном направлении очертания. Они осложнены валоподобными поднятиями, которые в свою очередь состоят из ряда локальных структур.

Малохетско-Хетская, Казачинская и Приколыванская зоны поднятий располагаются вдоль восточного и южного обрамления плиты. Они представляют собой области приподнятого залегания фундамента, имеющего блоковое строение.

Наиболее крупная Ханты-Мансийская синеклиза расположена между Сосьвинской, Тобольской, Среднеобской и Ямальской антеклизами. В основании чехла синеклизы залегают континентальные нижне-среднеюрские отложения (тюменская свита) мощностью до 350 км. В южной ее части в основании чехла имеются покровы эффузивных пород предположительно пермотриасового возраста. Западный борт синеклизы со стороны Сосьвинской антеклизы осложнен серией разломов, создающих ступенчатое погружение фундамента. Глубина залегания его колеблется от 1,0-1,5 км на бортах синеклизы до 3-4 км в ее центральной части.

Важной особенностью тектоники фундамента и осадочного чехла Западно-Сибирской плиты является наличие крупных (региональных) разломов. Большинство из них ориентированы в северо-западном и северо-восточном направлениях, встречаются разломы и субширотного простирания. В фундаменте региональные разломы создают зоны дробления, которые отражаются в осадочном чехле цепочками локальных поднятий. Большинство крупных разломов Западно-Сибирской плиты заложились уже на геосинклинальном этапе развития региона, и в период формирования осадочного чехла они проявлялись конседиментационно и практически постоянно.

Поиск нефти в Западной Сибири был прерван Великой Отечественной войной. Сразу же после ее окончания ученые возобновили штурм сибирских недр. Долгие годы он не давал желаемых результатов. И вот в сентябре 1953 г. разведочная скважина 1-р, пробуренная в пос. Березово, дала фонтан. Это была авария, которая закончилась открытием первого газового месторождения в Западной Сибири. Вскоре в этих краях выявили еще несколько месторождений, но это были лишь крупицы драгоценного полезного ископаемого. Поисковики двинулись в глубь тайги и болот Западной Сибири. В 1960 г. ударил нефтяной фонтан Шаима, доказавший, что в недрах Тюменской области есть не только газ, но и нефть.

Большинство известных нефтяных залежей Западной Сибири приурочено к морским и прибрежно-морским отложениям юры и нижнего мела, а газовые залежи сосредоточены в прибрежно-морских и континентальных верхнемеловых (сеноманских) породах. Глубина залегания выявленных залежей колеблется в пределах 400-3700 м. Залежи, как правило, связаны с антиклинальными структурами, встречаются также в зонах выклинивания продуктивных горизонтов и в трещинных породах коры выветривания.

Месторождения газа сосредоточены в основном в северных и северо-западных районах плиты. К наиболее крупным относятся Уренгойское, Медвежье, Губкинское, Заполярное и другие месторождения. Газ содержится в континентальных песчаниках и песках сеноманского яруса, покрышкой служат глинистые отложения турона. Бурение скважин на более глубокие горизонты нижнего мела и юры, недавно проведенное в этих районах, показало, что север Западной Сибири содержит в недрах и нефть. Это открывает новые возможности перед сибирскими нефтяниками.

Изучение геологического строения и закономерностей пространственного размещения месторождений углеводородов Западной Сибири обогатило теорию и практику геологии нефти и газа. Было подмечено, в частности, что месторождения этих полезных ископаемых тяготеют к крупным разломам земной коры (рис. 19), создающим в осадочном чехле зоны смятия и трещиноватости. В результате вдоль разломов возникают крупные антиклинальные структуры, улучшается проницаемость плотных горных пород, т. е. создаются благоприятные условия для накопления нефти и газа. По подсчетам некоторых ученых, до 70% месторождений Западной Сибири сконцентрировано в приразломных зонах. Установленная особенность пространственного размещения месторождений нефти и газа в какой-то мере облегчает их поиск, ибо разломы определенной категории становятся своеобразным поисковым критерием.

* ( Материалы XXV съезда КПСС. М., Изд-во полит. лит., 1976, с. 38.)

В Среднем Приобье сооружается комплекс предприятий, работающих на попутном газе. Вступила в строй Сургутская ГРЭС мощностью 1,5 млн. кВт. В Нижневартовске сданы в эксплуатацию три газоперерабатывающих завода, потребляющих до 6 млн. м 3 попутного нефтяного газа в год.

Флагманами перерабатывающей промышленности Западной Сибири станут Томский и Тобольский нефтехимические комбинаты. Роль этих предприятий трудно переоценить.

Как видим, нефть и газ неузнаваемо преобразили таежные дебри Сибири, вызвали к жизни огромные производительные силы. Естественно возникает вопрос: надолго ли хватит этих полезных ископаемых? Не оскудела ли Западная Сибирь с открытием уже известных месторождений? Оправданы ли такие большие затраты на развитие промышленности этого района?

Наконец, само Среднее Приобье. Здесь еще далеко не исчерпаны возможности открытия месторождений углеводородов. Не исследована полностью зона Среднеобского разлома, где уже выявлены нефтяные залежи. К востоку и западу от него располагаются перспективные приразломные территории. В Приобье и прилегающих к нему районах геологам-поисковикам предстоит решить целый ряд сложных проблем для эффективного поиска залежей неструктурного типа, связанных с выклиниванием проницаемых продуктивных горизонтов; для выявления скоплений нефти и газа в корах выветривания фундамента; для открытия новых залежей в трещиноватых породах своеобразной баженовской свиты нижнего мела.

Чем еще богат таежный край

В сравнительно небольших количествах каменный уголь встречается на западе и востоке плиты в грабенах, выполненных триасовыми и юрскими отложениями. Наиболее крупные месторождения такого типа Чулымско-Енисейское, Красноярское, Кызылтальское, Кушмурунское. Разработка угля здесь также может производиться карьерным способом.

Торф относится к наиболее распространенным полезным ископаемым Западной Сибири. В современных болотах этой территории прирост торфа идет со скоростью до 1 м на 0,01 км 2 в год, т. е. в год не менее 10 млн. т. В некоторых районах Западной Сибири мощность торфяного слоя достигает 100 м. Общие запасы торфа превышают здесь 100 млрд. т и рассредоточены на площади в 300 тыс. км 2 . Однако это полезное ископаемое пока не находит широкого применения в народном хозяйстве.

Месторождения железных руд осадочного происхождения выявлены на юге плиты (Колпашево). Здесь в туронских породах вскрыты два рудных горизонта, нижний из которых залегает на глубине 230-275 м. Мощность продуктивных пластов достигает 5-15 м. В Кустанайской седловине известны месторождения железных руд, связанные уже с палеогеновыми породами (Аятское, Лисаковское).

Бокситы разрабатываются в Кустанайской седловине (Кушмурунское, Верхнетобольское, Иргизское и Амангельдинское месторождения).

Возраст отложений формирующих фундамент

К ВОПРОСУ О ВОЗРАСТЕ ФУНДАМЕНТА БАРЕНЦЕВО-КАРСКОГО РЕГИОНА

На основании современных сейсмических профилей МОВ ОГТ делается вывод о возрасте фундамента различных структур Баренцево-Карского региона. Для большей части Южно-Карской синеклизы фундамент герцинский. Фундамент Северо-Карского шельфа доверхнерифейский. Под Южно-Баренцевской впадиной, примыкающей к Печорской плите, он байкальский, в то время как под Северо-Баренцевской впадиной фундамент новообразованный, возникший в результате вертикальной аккреции. Дается критический анализ хроностратиграфических возможностей различных геофизических методов.

Ключевые слова : Баренцево - Карский регион , сейсморазведка , возраст фундамента .

A conclusion of basement age of different structures of Barents-Kara region is drawn on the ground of modern seismic CDP profiles. The basement is Hercynian for the most part of South Kara syneclise. Basement of the north part of Kara shelf is pre Upper Riphean. Under South Barents basin abutted against Pechora plate the basement is Baikalian. Under North Barents basin the basement is neogenic, it came into existence as a consequence of vertical accretion, Critical review of chronostratigraphic potentiality of different geophysical methods is also done.

Keywords: Barents-Kara region, seismic prospecting, age of basement.

Фундамент Баренцево-Карского региона является основанием обширного осадочного мегабассейна, разведанные и прогнозируемые ресурсы которого на углеводородное сырье гигантские. С регионом связаны основные перспективы России по приросту нефтегазовых ресурсов в XXI в. Это одна из причин того, что геолого-геофизическая изученность Баренцева и Карского морей значительно выше, чем у остальных арктических морей России. Именно здесь проведены комплексные геолого-геофизические исследования на опорных профилях. Однако по вопросу возраста фундамента Баренцево-Карского региона нет согласия. Одни исследователи считают, что фундамент региона представлен блоками различного возраста консолидации и складчатыми поясами с различным возрастом заключительных деформаций [3]. Другие настаивают на досреднерифейском возрасте фундамента для всего Баренцево-Карского региона, включая север Западно-Сибирской плиты и Енисей-Хатангский прогиб [1]. Метаморфический фундамент этого обширного (Обско-Баренцевского) мегабассейна перекрыт промежуточным структурным этажом гетерогенного строения с большим количеством рифтогенных прогибов, заполненных мощным синрифтовым комплексом, который в свою очередь перекрыт единым мезозойским койлогенным чехлом. Утверждается, что рифтогенез, преимущественно пермско-триасового возраста, стал причиной кардинальной перестройки структурного плана до мезозойского фундамента региона, вплоть до частичной океанизации первичной континентальной коры. Эти крайние точки зрения дополнены вариациями трактовок возраста фундамента конкретных тектонических структур. Неоднозначность датировок фундамента рассматривается как следствие недостаточной изученности региона. Определенно можно сказать, что изученность никогда не бывает (и не будет) достаточной. Кстати, все исследователи делали свои заключения по одним и тем же материалам.

Баренцево и Карское моря изучены преимущественно геофизическими методами, включающими МОВ ОГТ для осадочного чехла, КМПВ и ГСЗ для остальной земной коры и гравимагнитные съемки для выявления аномалеобразующих объектов. Из перечисленных методов только ОГТ позволяет получать динамические характеристики разреза и выделять протяженные сейсмостратиграфические горизонты, которые можно считать квазисинхронными, что неоднократно доказано мировой практикой. Их региональная корреляция и увязка с геологией суши и островов, дополненная керном глубоких скважин, позволяет расчленять разрез осадочного чехла на сейсмокомплексы и проводить их хроностратиграфическую привязку.

Ниже границы осадочный чехол - фундамент в дислоцированных и глубокометаморфизованных средах ОГТ не работает. Как справедливо заметил Ю.Е. Погребицкий, «где кончается стратификация, там заканчивается геология», во всяком случае ее историческая составляющая. Интерпретация результатов КМПВ и ГСЗ с хроностратиграфических позиций неправомерна. Нельзя судить о предполагаемом составе пород по граничным скоростям, тем более при полном отсутствии сведений о вещественном составе пород нижней части разреза чехла и фундамента. Известно, что граничные скорости в юрских терригенных породах Грумантской скважины достигают 4,5 км/с, тогда как в аналогичных более древних породах триаса арх. Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) из Нагурской скважины скорости не превышают 3,2 км/с. В карбонатах нередки «гранитные» сейсмические скорости. Примеры многочисленны. Кольская сверхглубокая скважина выявила кардинальные противоречия между геофизическими и петролого-геологическими представлениями о строении и составе нижней коры. На глубине 5-7 км предполагалась граница Конрада, ниже которой в соответствии с сейсмическими скоростями должны были находиться плотные основные породы. Однако до забоя скважины, т.е. до глубины 12,5 км, были вскрыты исключительно гранито-гнейсовые комплексы возрастом до 3 млрд лет. Природа преломленных волн остается невыясненной. Так, на опорном профиле (пр.) 3-АР в Южно-Карском регионе протяженный преломленный горизонт с Vгр 6,0-6,5 км/с находится внутри сейсмически прозрачного поля отраженных волн, характерного для фундамента. Полная корреляция преломленных горизонтов КМПВ с отражающими горизонтами ОГТ не наблюдается ни по одному опорному горизонту (рис. 1). Аналогичная ситуация отмечена на пр. 2-АР в Северо-Баренцевской впадине, где преломленные горизонты также пересекают различные отражающие горизонты.

В 2005 г. впервые показано, что для большей части Южно-Карской синеклизы, которая является акваториальным продолжением Западно-Сибирской плиты, фундамент герцинский [6]. Площадные структурные построения, выполненные нами по подошве пермско-триасовых отложений, и анализ волновых полей доказали, что отрицательные структуры Южно-Карской синеклизы в пермское и нижне-среднетриасовое время являются межгорными впадинами и прогибами полуконцентрической и концентрической формы [6]. Они были образованы на орогенной стадии развития герцинид, захватывающих центральную, наиболее погруженную область синеклизы, включая Северо-Сибирский порог и Северный Таймыр. Герциниды и более древние складчатые комплексы севера Западной Сибири не продолжаются на шельф Карского моря. Они ограничиваются областью раннекиммерийской складчатости Ямало-Пайхойской седловины, соединявшей одновозрастные складчатые пояса Новой Земли и Южного Таймыра. Было установлено, что пермско-триасовые рифты, выделяемые в центральных районах Западной Сибири, не имеют шельфового продолжения. На их отсутствие на севере наземной части Западно-Сибирской плиты (Пур-Гыданская синеклиза) ранее указывали Н.Я. Кунин (1982) и Л.Ш. Гиршгорн (1987-1988) с соавторами.

Фундамент северной части Карского шельфа дорифейский, что отчетливо фиксируется на пр. 4-АР [5]. Выше него с угловым несогласием залегают рифейско-кембрийские толщи, представленные на Северной Земле терригенными флишоидными и молассоидными формациями [5]. В современной структуре Северо-Карского шельфа эти базальные толщи присутствуют только в прогибах, где их мощность возрастает до 7 км. На смежных поднятиях они практически отсутствуют. Это хорошо иллюстрируется волновым полем на сейсмическом профиле ОАО «СМНГ», расположенном между о. Визе и арх. ЗФИ (рис. 2). На профиле с ПК 160 в юго-восточном направлении наблюдаются эрозионный срез и размыв практически всего нижнего и среднего палеозоя вплоть до самого нижнего Rf₃ - V комплекса. Нижний комплекс после разломной зоны, находящейся северо-западнее ПК 160, смят в относительно низкочастотные складки. Возможно, на представленном волновом поле наблюдается восточная граница предположительно вендской складчатости, наблюдаемой в скв. Нагурская на о. Александры арх. ЗФИ.

По результатам МОВ ОГТ, дополненным данными бурения и радиогеохронологическим определением возраста магматических и метаморфических пород, фундамент Печорской плиты байкальский [4]. После кратковременного перерыва в кембрии здесь накапливалась мощная толща молассоидов, которые с несогласием перекрыты вышележащими терригенными, а затем и карбонатными отложениями ордовика - силура, что наблюдается на современном сейсмическом пр. 3-АР, фрагмент которого представлен на рис. 3, а.

Фундамент Баренцевоморского шельфа разновозрастный. Под Южно-Баренцевской впадиной, примыкающей к Печорской плите (профили 3-АР, KS-104), он байкальский (рис. 3, б). Этот вывод можно сделать на основании полной идентичности волновых полей (рис. 3, а, б). На рис. 3, б представлен только южный участок пр. KS-104, но и далее на северо-запад по профилю особенности волнового поля, характеризующие фундамент и интервал ниже фундамента, сохраняются под Южно-Баренцевской впадиной.

Под Северо-Баренцевской впадиной его возраст в зависимости от интерпретации варьирует от додевонского до доордовикского (пр. АР-4) (рис. 4). Вышележащий осадочный чехол общей мощностью до 18 км представлен слабодислоцированными слоями без угловых несогласий, сформированных в результате непрерывной седиментации в равномерно погружающемся бассейне с частичной переработкой в определённые этапы развития. К северо-западу и юго-востоку от Северо-Баренцевской впадины за достаточно протяжёнными зонами нарушения сейсмической записи наблюдается дорифейский фундамент. Не менее древний он и на северном острове Новой Земли, где докембрийские формации участвуют в строении кристаллического основания ранних киммерид. Здесь в районе губы Северная Сульменева распространена толща мраморов и кристаллических сланцев с амфиболитами, пронизанная инъекциями пегматоидных гранитов, метаморфизованных в условиях эпидот-амфиболитовой фации. По последним результатам изотопных датировок возраст толщи определен как байкальский. Под ЗФИ фундамент предположительно вендский (рис. 2).

Учитывая динамические особенности границы фундамент - чехол и существующие сложности (из-за частичной переработки) стратиграфической индексации нижних горизонтов чехла Северо-Баренцевской впадины (рис. 4), можно предложить иное объяснение природы замкнутого региона с «молодым» фундаментом среди более древнего окружения. Фундамент под впадиной новообразованный, возник в результате вертикальной аккреции, т.е. роста консолидированной коры за счет нижних горизонтов осадочного чехла в результате сиализации и гранитизации на границе петроструктурно реологически контрастных сред [2]. Складчатые каледонские движения зафиксированы только в южной части Норвежской акватории. В то же время на севере Новой Земли среднекарбоновые - пермские толщи залегают на разных горизонтах раннего девона - раннего карбона, что свидетельствует о блоковых движениях этого участка в позднекаледонское или раннегерцинское время. Одновозрастное стратиграфическое несогласие предполагается для Адмиралтейского вала, но и здесь складчатых деформаций не происходило.

Другим примером новообразований является четкий горизонт ?F1 внутри байкальского фундамента Печорской плиты и Южно-Баренцевской впадины, прослеженный МОВ ОГТ на профилях АР-3, KS-104 (рис. 3). Этот отражающий горизонт, имеющий плавное, сглаженное очертание, не конформное неровной кровле байкальского комплекса, несомненно фиксирует региональную плотностную неоднородность в коре, не связанную с конкретным стратиграфическим событием. Выделенный горизонт дает прекрасную возможность для комплексирования МОВ ОГТ и КМПВ.

Большое количество вариантов интерпретации возраста фундамента в значительной мере объясняется отсутствием комплексирования различных методов. Комплекс работ проведен на опорных профилях, а признаков комплексирования нет. Преломленные горизонты КМПВ не увязаны с отражающими горизонтами МОВ ОГТ (рис. 1). Проблемы с согласованием гравитационных и сейсмических полей общеизвестны: интерпретация зависимости скорость - плотность многовариантна и, как правило, требует априорных допущений. Задача осложняется конвергенцией, которая повсеместно распространена в живой и неживой природе.

Не меньше сложностей возникает с вариантами предположений о наличии в пределах складчатых областей блоков более ранней консолидации, основанных преимущественно на интерпретации гравимагнитных данных и материалов КМПВ. Если для байкалид Печорской плиты предположение о более ранней дорифейской консолидации Большеземельского и Печороморского сводов вполне допустимо, то предположение о карельском возрасте кристаллического фундамента в наиболее погруженных частях Южно-Карской и Пур-Гыданской синеклиз не имеет фактического обоснования. А почему не каледонский, байкальский, гренвильский или готский возраст? И тогда догерцинский фундамент будет не обязательно кристаллическим.

В последние годы нередки попытки расширительного толкования хроностратиграфических возможностей МОВ ОГТ, который, как известно, предназначен для изучения только недислоцированных и неметаморфизованных горизонтально или почти горизонтально залегающих слоистых сред. В складчатом фундаменте осадочных бассейнов выделяются участки с остаточной слоистостью иногда внутри сейсмически прозрачной толщи, которые трактуются как прогибы рифтогенного генезиса либо, применяя преломленные горизонты КМПВ, объединяются в промежуточный этаж осадочного чехла.

Природа спорадических участков с остаточной слоистостью неясна. Такая слоистость скорее всего является сланцеватостью или результатом других наложенных процессов, таких как метаморфизм, потоки флюидов, трещиноватость и др. Примеры псевдослоистости в складчатых и метаморфических толщах хорошо известны петрологам и структурным геологам. Подобные варианты интерпретации вряд ли добавят полезную информацию о возрасте границы осадочный чехол - фундамент для крупных нефтегазоносных бассейнов Баренцево-Карского региона.

1. Верба М.Л., Иванов Г.И. Тектоническая карта Баренцево-Карского региона масштаба 1 :2 500 000: нефтегеологический и геоэкологический прогноз. СПб.: Химиздат, 2009. (Труды RAO/CIS Offshore 2009).

2. Вертикальная аккреция земной коры: факторы и механизмы / Отв. ред. М.Г. Леонов. М.: Наука, 2002. 461 с. (Тр. ГИН РАН. Вып. 542).

3. Геология и полезные ископаемые России. Т. 5. Кн. 1: Арктические моря / Ред. И.С. Грамберг, В.Л. Иванов, Ю.Е. Погребицкий. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. 468 с.

4. Дараган-Сущова Л.А. Рельеф фундамента Печорской плиты на суше и на акватории. Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1991. Т. 66. Вып. 2. С. 21-28.

5. Дараган-Сущова Л.А., Петров О.В., Дараган-Сущов Ю.И. Северо-Карский регион - часть Баренцевоморского мегапрогиба или самостоятельная структура? // Труды RAO/CIS Offshore 2011. СПб., 2011. С. 54-60.

6. Петров О.В., Дараган-Сущова Л.А., Соболев Н.Н., Дараган-Сущов Ю.И. Строение доюрского основания северной части Западно-Сибирской плиты // Регион. геология и металлогения. 2005. № 26. С. 153-168.

Ссылка на статью:

Дараган-Сущова Л.А., Петров Е.О., Дараган-Сущов Ю.И. К вопросу о возрасте фундамента Баренцево-Карского региона // Региональная геология и металлогения. 2013. № 55. С. 21-27.

Читайте также:

Возраст отложений формирующих фундамент

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Яковчук М. М., Овчинников А. В., Решетов И. К.

Текст научной работы на тему «Особенности геологического строения мел-мергельной толщи пород в целях использования их в качестве основания зданий и сооружений»

А́ФРИКА

Фундамент молодой платформы возраст

Фундамент западно сибирской плиты сложен отложениями возраста

Фундамент западно сибирской плиты сложен отложениями возраста

Западно-Сибирская плита

Чем еще богат таежный край

Возраст отложений формирующих фундамент