Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Изучение разрывной тектоники и поиски углекислых минеральных вод методом газовой съемки в центральной части Северного Кавказа

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Изучение разрывной тектоники и поиски углекислых минеральных вод методом газовой съемки в центральной части Северного Кавказа"

РГ6 о

2 8 МА^Г^З^арственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московская государственная геологоразведочная академия им. С. Орджоникидзе

На правах рукописи ПОДУРУШИН Владимир Федорович

ИЗУЧЕНИЕ РАЗРЫВНОЙ ТЕКТОНИКИ И ПОИСКИ УГЛЕКИСЛЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ СЪЕМКИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 04.00.01 —Общая и региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московской государственной геологоразведочной академии им. С. Орджоникидзе.

доктор геолого-минералогических наук Б. М. Валяев (Институт проблем нефти и газа РАН),

кандидат геолого-минералогических наук Т. Ю. Тверитинова (геологический факультет МГУ).

Ведущая организация — ВИМС (Москва).

Защита состоится « » 1994 г.

в ... час. на заседании специализированного совета

Д06355..04 при Московской государственной геологоразведочной академии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан « . » 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета

Научный руководитель

Гу доктор геолого-минералогических наук, / академик, профессор А. К. Соколовский.

Официальные оппоненты:

ке олого-минералогических наук,

доцент Н. И. Корчуганова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы.

Изучение дизъюнктивных нарушений и проведение газовой съемки в центральной части Северного Кавказа имеют большое научное и практическое значение. Она позволяют лучше разобраться в истории формирования геологической структуры района и процессах дегазации Земли. С разрывными нарушениями связано одно аз основных полезных ископаемых Северного Кавказа - углекислые минеральные воды. В условиях хорошей опоискованности площади с поверхности газовая съемка позволяет обнаружить скрытые залежи углекислого гпдроминерачьяого сырья, выяснить детали строения и генезиса месторождений, оптимизировать под- . счет ресурсов, эксплуатации и сохранить месторождения в качестве целостных природных объектов.

Цель и задачи работы.

Главной цальи работы являятся возможно более полное изучение разрывной тектоники центральной части Северного Кавказа методом поликомпонентной газовой сьемки по подпочвенному воздуху и выработка критериев и признаков для поисков углекислых минеральных вод.

Основные задачи исследования:

1. Изучение компонентов подпочвенной атмосферы с целью их использования для тектонического картирования.•

2. Выделение под чехлом рыхлых отложений скрытых разрывных нарушений.

3. Определение механизма формирования и современного напряженного состояния разрывных нарушений.

• 4. Тектоническое районирование исследованных плоцадей.

5. Поиски залежей углекислых минеральных вод.

Научная новизна.

Уточнена степень информативности углекислого газа, азота, кислорода, метана, водорода в качестве индикаторов разрывных нарушений и геодннамических обсгановок. Установлен!; интервалы концентраций С02 в подпочвенном воздухе, типичные для зон те-

ктонического сжатия, растяжения, а также блоков, находящихся в относительно спокойном состоянии. С меньшим! достоверностью и детальностью аналогичные результаты получены для метана, водо-рсда, азота, кислорода. Охарактеризована хроматографкческая зональность эвдогенного газового потока в зовах повышенной проницаемости и в рыхлых отложениях над ниш, позволяющая в раде случаев определять направление падения разрывных нарушений.

Описаны вещественные признаки регионального субмервдио-нального сжатия. Под чехлом рыхлых отложений прослежены разрывные нарушения нетрадиционных для газовой сьемки типов: надвиг, .послойные срывы, кольцевые разломы. На территории Большого района КМВ зафиксировано несколько соподчиненных структур центрального типа, соответствующих вулканической области, вулканическому району и субвулканическим интрузиям. Наиболее крупная из них обуславливала специфику развития всего Большого района КМВ на протяжении альпийского цикла.

Средствами г зовой сьемки подтверждена контролирующая роль субширотных и локализующая - субмервдиональных разрывных нарушений при образовании месторождений углекислых минеральных вод. Высказано предположение о пространственной и генетической связи атого полезного ископаемого в Большом районе КМВ с одноименной кольцевой структурой.

Практическое значение.

Использование газовой сьемки в комплексе с геологическим и гидрогеологически..; картированием значительно расширяет возможности выявления и прослеживания разрывных нарушений, магИ- -ических тел, поисков минеральных вод.

Применение газокетрических работ на известных месторождениях позволяет быстро и экономично расшифровать их структуру, оконтурить проекции залежей »ш дневнув повер'дюсть, способствует оптимальному размещению разведочных и эксплуатационных скважин, правильному извлечению запасов, предотвращает их истощение.

Апробация работы и публикации.

По теме диссертация защищены восемь отчетов, опубликована статья.в журнале Теология и разведка". Отдельные положения освещались в докладах на III Всесоюзном совещании-семинаре Тазо-геохимяческие метода поисков полезных ископаемых в Южно-Каспийской впадине и обрамляющих горных системах" (Баку, 1989г.), III Всесоюзная совещания "Дегазация Земли и геотектоника" (Москва, 1991г.), УП краевой конференция по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа (Ессентуки, 1991г.), конференциях профессорско-преподавательского состава МГРИ-МГГА (Москва, 1991, 1993гг.) с последугащей публикацией тезисов.

Фактический материал.

Исходный материал собирался автором в течение 1987 -1991 гг. Использовались данные собственных газових сьемок на площади'150 кв. ш в масштабах 1:100000 - 1:5000. Произведено 2000 замеров содержания углекислого газа шахтным интерферометром, 375 хроматографических анализов фракционного состава газов, 375 анализов разгонки углеводородных газов, 659 анализов содержания гелия. На Кумском участке осуществлены дешифрирование аэрофотоснимков масштаба 1:37500, неотектонический анализ территории по методу Т.Ю.Пиотровской, структурное картирование по элементам залегания осадочных пород.

Проведена повторная интерпретация данных газовых сьемок масштаба 1:100000 (И.И.Мании и др., 1976-1982; А.И.Фрвдман и др., 1985) на площади 4300 кв.км о использованием 5530 определений содержания углекислого газа шахтным интерферометром,650 хроматографических анализов фракционного состава газов, 650 анализов разгонки углеводородных газов.

Обьем и структура работы.

. Диссертация состоит из введения,' 6 глав и заключения. Она содержит 410 стр. машинописного текста, 5 таблиц, 52 рисунка . Список литературы включает 138 наименований.

Глава I. История изучения тектоники центральной части Северного Кавказа.

Глава П. ¡Методика я объемы проведенных исследований.

Глава И. Очерк геологического строения центральной части Северного Кавказа.

Глава 1У. Газы подпочвенной атмосферы - вещественные .характеристики современных тектонических процессов.

Глава У. Результаты изучения особенностей геологической структуры центральной части Северного Кавказа методом поликомпонентной газовой сье.-.ки.

Глава У1. Результаты поисков минеральных вод методом газовой сьешш.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, академику АЕН, профессору А.К.Соколовское, а также заведующему Отраслевой лабораторией ШТА, кандидату гесяого-минералогкческих наук, А.И.Фридману за внимание к работе над диссертацией и ценные советы..

Искреннего благодарность автор приносит коллегам по МГРИ-Ш"А: Н.Г.Кривомазовой, О.В.Белановой, Л.П.Коняевой, М.И.Кучеру, Л.А.Панчевой, В.Я.(Медведеву; геологам производственных организаций Северного Кавказа: А.Б.Островскому, Г.М.Мельниковой, В.Ф.Леонову, В.Н.Динабург, Г.П.Булацеву, В.С.Григоровичу, Ю.Б.Файнеру, Ы.А.Самотеп, С.И.Реневу, Т.И.Мазницкой, B.C. Глинскому, И.И.Грекову, Г.И.Баранову, Н.Л.Энне, С.А.Ковтуно-ву, А.Г.Плсьменскому; сотрудникам Центрально-Кавказской партии Геологического факультета МГУ: Л.М.Расцветаеву, А.С.Бир--. !»лн, Т.Ю.Тверитиновой, З.Э.Кочневу; главному гидрогеологу Ес-сенгукской РЭ1ТС Е.Г.Потапову.,

ПОЛОШИЕ I.

В центральной части Северного Кавказа поликогяюнентная газовая сье:жп. последующий анализ атиогеоуп^ическ:;х карт, графиков частот встречаемости и парных риаграгдл конпентраций газов-индикаторов в подпочвенном воздухе позволит установить интенсивность привкоса эндогенных костонентов в ' подпочвенную aTt.iocrfepy, выделить зоны разломов, охарактеризовать их напряженное состояние, наметить направление наклона поверхности с"есг7теля :: глубину заложения тазР-fooB.

П; иенекяе газовой съемки для реаения структурно-геоло-

гических задач основано на различии механизмов миграции эндогенных газов через монолитные породы и по тектонически ослабленным зонам. В первом случае фиксируется слабый диффузионный поток, во втором - более интенсивная фильтрация. В рыхлых отложениях над зонагли повышенной проницаемости подпочвенная атмосфера обогащается эндогенными компонентами (В.А.Соколов, 1932; А.К.Зридман, 1975).

Проведенные исследования позволили расширить возможности газовой сьемки в качестве инструмента изучения разрывной тектоники. Компонентами-индикаторами служили углекислый газ, метан, водород, азот, кислород.

Главныг»: индикатором являлся углекислый газ. Эндогенная природа его преобладающей части в подпочвенном воздухе отмечалась в работах В.А.Соколова, А.И.Фридмана, А.Б.Островского и др. Большой удельный вес уменьшает миграционную способность дадного<газа, поэтому изменения концентраций СО2 теснее, чем у других компонентов подпочвенной атмосферы пространственно связаны с материнскими структурам! в коренных породах. Количество углекислого газа в подпочвенном воздухе почти повсеместно могло быть зарегистрировано имевшейся аппаратурой, что делало его весьма информативным. Высокая скорость, простота и дешевизна опробования позволили сгустить сеть наблюдений по углекислому газу в 2 - 4 раза по сравнению с другими компонентами.

В составе большинства проб доминирует метан воздушного происхождения. Небольшую динамичную примесь составляет эндогенный метан. Наличие глобальной углеводородной дегазации Земли обосновано в работах Н.А.Кудрявцева (1963), П.Н.Кропоткина (1955), Б.М.Валяева (1980) и др. Непостоянную примесь образует метан, выделяющийся с поверхности осадочных пород, обогащенных органическим веществом. Экзогенный газ, возникающий в анаэробных условиях, в пробах не обнаружен, так как он выделяется в местах избыточного увлажнения поверхности, неблагоприятных для газовой сьемки.

Водород глубинной генерации, по-видимому, преобладает в обьеме этого газа, зарегистрированного в пробах. Эндогенная природа водорода отмечалась В.И.Вернадским (19Г2), П.Н.Кропо-

ткшшм (1955) и др. В подпочвенном воздухе над осадочными породами может быть примесь водорода, ввделящегося с поверхности слоев, обогащенных органическим веществом. Экзогенные ус-л-тлш, обеспечивающие выделение заметного количества водорода, при газовой сьемке не встречались. Применение ручного бура для проходки шпуров исключало появление техногенного водорода.

Подавляющая масса азота и весь кислород поступают в подпочвенный воздух из тропосферы. Незначительная, но наиболее динамичная доля азота, представлена эндогенными генерациями: продуктами дегазации мантии и азотом, совершающим круговорот в пределах земной коры (В.Ф.Волынец, 1972; В.А.Соколов, 1966 и др.}. Кислород использовался в качестве эталона сравнения при определении происховдения других газов.

На графиках частот встречаемости концентраций газов в подпочвенном воздухе по горизонтальной оси откладывались содержания компонентов-индикаторов в объемных %, по вертикальной - частота встречаемости этих концентраций (в %). Форма графиков апроксим'-ровалась логнормальным законом, поэтому горизонтальная ось градуировалась в логарифмическом масштабе.

Распределение концентраций углекислого газа изучалось на всех участках. Площадь осевой части Большого района КМВ была дополнительно разбита на шесть блоков суботротной и три - субмеридиональной ориентировки. По каздому блоку строились собственные графики'распределения.

! Полученные кривые имеют сложную полимодальную конфигурацию. Характерна закономерная приуроченность крупных максимумов вероятности на зех графиках к одни.; и тем же иятервалш.1 концентрация. Значительные расхождения в геологическом строе-нг' объектов, рельефе, климате, времени проведения работ существенно не влияют на горизонтальные координаты экстремумов. Выделяются пять основных максимумов (рис. I).

Максимум й I обусловлен, гл. внъп образом, к-;зкоЯ проницаемостью земной коры в пределах тектонических зон, находящихся в состоянии сжатия. !.!акси?,:ум % 2 соответствует диффузии газа через толщу относительно слабо нарушенных пород. Максимум Я 3 возникает в области повышенной трещиноватости на крыльях зон дг.к..:.хческого влияния разломов (ЗДЗР - по Р.М.Лобацкой,

COt%

I.OBCCI «оси

1РЫ

I-) частные максимумы, по-

1УУ I строенные методом графического вычитания

ft! ¡1,0

ХСОг'Л

лов

I

».W MOW 0,1111

общие кривые распределнния а-выше порога.чувствительности приборов; б-нкже порога чувствительности

Рпс.1. Графики распределения частот встречаемости концентраций газов-индикаторов в подпочвенном воздухе участков Хилак и Хазнидон-детальный.

1987). Максимум № 4 имеет источником магистральные- разломы зон тектонического растяжения.

Точки максимума Л 5 приурочены к полосе выходов черных г^ттнистых сланцев, образующих подошву осадочного чехла. Углекислый газ 8той генерации мог образоваться при окислении у поверхности восстановленных соединений углерода ( СН4 и др.), возникших при региональном и динамометаморфизме органического

вещества осадочных пород.

Концентрации метана образуют шесть основных максимумов частоты встречаемости. Максимум й I однозначно интерпретируется как региональный фон в подпочвенном воздухе, примерно совпадающий с концентрацией метана в тропосфере. Максимум й 2 связан с выделением метана из глинистых сланцев, содержащих повышенное количество органического вещества. Максимумы А 3 и № 4 образуются над магистральными разломами зон растяжения, а Л 5 и № 6 - над узлами их осложненного строения; определение тектонической специализации каждого максимума отдельно по имеющимся материала;.; ле представляется возможным.

В диапазоне измеренных концентраций водорода отмечено восемь максимумов частоты встречаемости. Максимум й I соотносится с блоками пород, сравнительно слабо затронутых тектонической переработкой. Максимумы^ 2 и Л 3 неразличимы между собой по геологической природе; вместе они соответствуют умеренно повышенному газовому потоку на крыльях зон растяжения. Максимум * 4 образован точками, связанными с выходами на поверх: -крсть магистральных разломов ЗДВР. Максимум Л 5 является следствием водородной дегазации по наиболее проницаемым участкам магистральных разломов.

Точки максимумов 1-5 характеризуют площади, измеряемые сотнями и тысячами квадратных километров, изученные в масштабах 1:50000 - 1:100000, которые можно рассматривать как системы низкого флюидотектонического уровня. По отношению к ним детально изученная зона разломов на участке Хилак предстает как система более высокого уровня. 3 ее составе точки максимумов I - 4 в су?.сле уступают по частоте встречаемости точкам максимума 5.

Максимум .4 5 отражает фоновую для рассматриваемого узла

трещиноватость. Максимумы Jí б а № 7 связаны с постепенным усилением водородной струи по мере приближения к центру "трубы дегазации". Последний представлен, максимумом № 8.

На графиках распределения частот встречаемости концентраций азота ш кислорода имеется по одному весьма крупному максимуму, отвечающему поверхностной составляющей подпочвенной атмосферы. Их моды приходятся на 79,5 % N2 и 19,5-20,5 % 02. Наложении; эндогенные процессы обычно незначительно сказываются на форме кривых в силу намного меньшей интенсивности.

Вещественные неоднородности подпочвенной атмосферы анализировались при помощи диаграмм концентраций компонентов-индикаторов, взятых попарно. Наилучшие результаты достигнуты на участке Хилак, где подробно охарактеризован мовиый флюидный поток, поступающий непосредственно к поверхности в виде концентрированных направленных струй (рис. 2).

Диаграмма в координатах отлтается оптимальным со-

четание1 тектоно-геохкмической контрастности и распространенности входящих в нее компонентов. множество точек на эталонной диаграмме распадается на две части: фоновую и аномальную. В аномальную совокупность входят точки, связанные с наиболее интенсивной дегазацией по магистральным разломам и узлам их пересечения. Фоновая совокупность соответствует диффузионно-фильтрационному потоку на крыльях зон динамического влияния разломов.

На диаграмме однозначно фиксируется отрицательная прямая пропорциональная взаимозависимость концентраций привлеченных компонентов, отражающая процесс вытеснения наземного кислорода глубинным углекислым газом. Фоновая выборка описывается единственной линией.С02=14,86-0,71 02. Аномальная область имеет значительную ширину, ограничивается линиями С02=27,35-1,21 Og и С02 =10,87-0,65 Очевидно, свободно изливающаяся струя газов быстро достигает поверхности, сохраняя неоднородности импульсной глубинной дегазации.' Граница двух частей проходит по прямой С02=0,29 02-4,07.

На диаграмме CC^-Ng граница между фоновой и аномальной совокупностями проходит по линии C02=2I,92-0,2GN2. то есть знак прямой пропорциональной зависимости меняется на полок::-

Рис. 2. Парнне диагргил.ы концентраций газов-индикаторов в подпочвенном воздухе на участке Хилак.

тельный. Поля точек обеих частных совокупностей не имеют четких ограничений, что обусловлено двойственной природой азота. Его эндогенная составляющая тесно.связана в процессе миграции с двуокисью углерода.

В паре СО2-СН4 наблюдается закономерность, схожая с описанной для С02-1Ч2, но еде менее четкая, так как более тяжелая двуокись углерода занимает центральную часть проводящего канала, а гегхий метан тяготеет к его периферии. Области диффузионно-фильтрационного потока и свободного истечения газов граничат по линии С02=1,6-гб,6 СН4.

Для диаграммы С02-Н2 характерна очень ясная обратно пропорциональная взаимосвязь компонентов.- Граница генеральной совокупности точек проходит по линии Н2=(206,25(С02-1))~*+0,03. Резкий антагонизм данной пары объясняется двумя причинами. Во-первых, водород, будучи восстановленным газом, является геохимическим антиподом углекислоты. Вторая причина заключается в разл;г л их миграционных свойств, которая позволяет фиксировать по водороду положение разломов, с трудом определяемых по другим газам.

На диаграмме N2^ линия раздела фоновой и аномальной областей проходит по прямой N2=102,0-1,25 02. Множество замеров диффузионно-фильтрационного потока тяготеет к линии Н2 =103,5-1,25 02. Отрицательная прямая пропорциональная вза;шо-зависимость объясняется, главным образом, притоком, эндогенной составляющей азота.

На диаграмме М2-СН4 фоновая область ограничена линиями N2=79,25 при СН4=0 + 0,02 и Ы2=15 СН4+ 77,65, то есть нез-. начительно отклоняется о! концентрации азота в тропосфере (78,09$) из-за малого влияния относительно слабого диффузионно-фильтрационного потока на общий баланс азота. Область свободного истечения газов занимает всю площадь графика по причте различия миграционных свойств азота и метана.

Парная диаграмма 1^2-Н2 состоит йз двух ветвей. В ветви, параллельной осп Ы2, обособляются точки с фоновыми содержаниями водорода и аномальными - азота. В ветви, параллельной ■ оси Н2, наблюдается противоположная картина. В этой системе наиболее наглядно демонстрируется, что аномальными могут быть

количества азота не только превышающие, но и пониженные относительно его содержаний в тропосфере. Линии, очерчивающие расположение точек диаграммы, тлеют формулы Н2=(0,001 (N2-78, 9) Г^ +0,0028 и Н2=(0,04(77,Э7-М2))-1+0,0015, то есть подчиняются оС/атно пропорциональному закону. Причиной этому служат уникальные миграционные свойства водорода.

Метан во взаимоотношениях с кислородом ведет себя почти так же, как и в паре с азотом. Поле распространения точек в системе СН4-02 ограничено сверху воздушной концентрацией кислорода, равной 20,95$. Нижней по кислороду границей фоновых значений служит прямая 02=18,30 при СН^=0 + 0,02$.

Наиболее контрастно располагаются точки в системе СН^-!^. Поле их распространения контролируется крутой гиперболой обратно пропорциональной связи Н2=(1С00000(СН^-О,00023+ 0,004. Данный антагонизм объяснен В.Б.Исаевым (1991) тем, что при увеличении объема газосодержащих полостей водород расходуется на образование метана. Кроме того, сказывается разница миграционных свойств этих газов.

Наличие обратно-пропорциональной зависимости между концентрациями кислорода и водорода служит свидетельством глубинной природа последнего. Поле генеральной совокупности точек на их диаграмме ограничено кривой Н2=(250(19,5-02))"1+0,0028, а основной массив сосредоточен между линиями 02=20,95 при Н2 =0 + 0,05 и Н2=(125(20,65-02))-1-0,0032.

В итоге можно говорить об обогащении водородом периферии зон динамического влияния газопроводящих разломов. Особенно характерно смещение водородной зоны в,висячий бок невертикально падающих дазыошгшвов. Ближе к магистральным разломам ЗДВР концентрируется метан. Центральную позицию в объеме канала де-г ацки занимает азотно-метановая зона с низким содержанием кислорода.

Увеличение площади исследований и уменьшение их масштаба в области кристаллического ядра ¿.ольшого Кавказа уменьшают частоту встречаемости высоко проницаемых зон и изменяют набор структурных и геохимических условий дегазации. Тем не менее, установленные ранее закономерности повторяются в это;.: случае достатотео определенно, хотя'И не так четко.

В осевой части Большого района КМВ отмеченные выше закономерности теряют свою отчетливость. Главную роль в размывании первичной газовой зональности играет наличие довольно мощного осадочного чехла (0,2 - 1,5 км). В нем разломы приобретают вид зон повышенной трещиноватости, появляется большое количество нетектонических трещин, пор и каверн, по многочисленный. • водоносным горизонта!! движутся артезианские воды. Под действием этих причин первоначально концентрированный газовый поток рассеивается, перемешивается внутри себя и с газами иного генезиса.

ПОЛОЕЕНИЕ 2.

Результаты газовой съемки позволили объяснять происхождение и проттаемость линейных и кольцевых структур, а также блоков, слагающих изученную территорию. Вследствие существующей на Большом Кавказе обстановки субмеридиопального тангенциального сжатия основные субгаиротиые разломы являются стругу турами, "закрытыми" для глубинных флюидов, субмервдиональные - характеризуются повышенной проницаемостью. Субвертикальные массо-знергетические потоки сопровождаются появлением кольцевые структур разных рангов.

Тектоника центральной части Северного Кавказа изучалась на примере шгги участков;

1. Хилак (1,5 кв.гал) Расположен в зоне Центрального поднятия близ границы с зоной Южного склона. Сложен лейасовнми вулкано терригенными ¿ланцами нижнего структурного этажа.

2. Верхний Хазнидон (115 кв к>?) Гатчгсгдет северную половину горст-аятшадшория Главного ху-збга, породы которого представлены палеозойскими гранитои; тот с реликтами протерозойских гнейсов- На северном фланге участка кристаллический фундамент перекрыт осадочным чехлом Северо-К~чказской моноклинали.

3. Хазнидон-детальннй (6 кв.км). Выделен в пределах предыдущего участка для уточнения строения контакта структурных этажей.

4. Осевая часть Большого района КМЗ (4300 кв.км). Начинается от границы со Скифской плитой, включает периферические

- 1-1 -

части Восточно-Кубанского и Терско-Каспийского краевых прогибов, значительную территорию Северо-Кавказского краевого массива. Территория повсеместно перекрыта осадочным чехлом.

5. Кукекий (3? кв.км) расположен на южной границе осевой части Большого района КМВ.

На всех участках газовой сьемкой выявлено большое количество разрывных нарушений различных ориентировок.

Длзьшктивы субширотного структурного плана ввдержаны по мощности, прослеживаются на большие расстояния. Разломы I порядка этой системы характеризуются низкими содержаниями эндогенных газов, то есть находятся в состоянии сжатия. В то же время, точки с высокими содержаниями С02, СН4, N3. водораст-воренного Не, в меньшей степени Н2 наиболее многочисленны в непосредственной близости от них и становятся редкими на зна- | чительном удалении. Это дает основание считать главные субии- ' ротные зоны наиболее глубинными, контролирующими процессы дегазации Зешш.

Более мелкие, оперяющие разломы данной системы,сохраняя общие морфологические признаки, могут быть проводниками вое- , ходящих флюидов.. Таковы субширотные разломы Усть-Лжегутинско-Ессентукской структурной ступени в осевой части Большого района КМВ, расположенные севернее Кисловодской зоны сжатия.

Разломы меридиональной и север-северо-восточной ориентировок имеют морфологические признаки структур отрыва: незначительную длину, невыдержанную мощность, с трудом прослеживаются по простиранию. Их насыщенность эндогенными газами подтверждает существование региональных субширотных растягивающих напряжений.

Разломы северо-западного я северо-восточного простирания характеризуются Л.М.Расцветаевым ( 1989 ) соответственно как правые и левые сдвиги. На атмогеохимнческих картах они имеют непостоянные морфологические и вещественные признаки, зависящие, от типа пересекаемых ими структур. Например, на Кумском участке основное нарушение северо-восточного простирания обладает повышенной проницаемостью (является зоной растяжения) в ущелье р.Кумы, заложенном по раздвигу север-северо-восточной ориентировки. Затем, взаимодействуя с субширотным Кисло-

ведении взбросо-сдвигом, то не нарушение становится "закрытым" для С02.

Особенкостя геологического строения конкретных участков часто осложняют описанные общие закономерности. На участке Хи-лак в качестве основной газоносной структуры выделяется группа послойных срывов в ядре Хшгчкской-синклинали. В долине реки Хазнидон повышенные концентрации С02, СН4, Н2, N2 связаны с метаморфизмом черных аргиллитов лейаса, образующих подошву осадочного чехла, по которым, возможно, происходило проскальзывание вышележащих пород относительно кристаллического фундамента.

По степени проницаемости различаются не только линейные !, структуры, но и блоки значительных объемов. В субмервдиональ-';. ном плане осевая часть Большого района КМВ разделена на три блока. Западный блок (Кубано-Зеленчукский прогиб) характеризуется высокой проницаемостью, адекватной его грабенообраз-ной структуре. Центральный блок (Малкинское поднятие) эанпмяР ет промежуточное положение. Восточный блок (борт краевого прогиба) является наиболее труднодоступным для глубинных флюидов, в частности из-за увеличения мощности осадочного чехла, содержащего региональный водоупор - глины майкопской серии.

В субширотном плане осевая часть Большого района КМЗ делится на более проницаемые блоки, соответствующие Минералово-дской, Усть-Дяегутинско - Ессентукской структурным ступеням и разделяющие их узкие зоны сжатия (Черкесская, Кксловодская).

Крупное образование центрального типа диаметром около 100 км названо кольцевой структурой Большого района ШЗ, так как она охватывает этот район почти полностью. В состав кольцевой структуры входят внутренний, .»ромежуточный и внешний концентрические разломы.

Северный сегмент кольцевой структуры Бо "ьшого района КМВ попадает в контур газовой съемки. ¿Зсе ее разломы легат характеристику зон повышенной проницаемости. Данные газовой геохимии подтверждаются изгибами рек Кумы, Бугунтг Подкумка, простиранием границ слоев осадочного чехла и изогипс кровли кристаллического фундамента, в меньшей мере - геофизическиш данными. На пересечении с дугообразными нарушениями отрезки пи-

ротных тектонических зон П порядка испытывают отклонение к северу.

К югу от площади газовой съемки дугообразные нарушения прослеживаются по особенностям рельефа, рисунку гидросети, аэрофотоснимка!,; и особенностям поверхности нижнего структурного этажа почти до полного замыкания. Вдоль внешнего разлома располагаются субвулканические тела и центры извержений Ейь-брусской вулканической области. На поверхности фундамента отчетливо проявлена депрессия, заключенная между внутренним и промежуточным разломами. В юго-юго-западном секторе разница высотных отметок в днище и бортах депрессии достигает 700 м.

Разновозрастные структурные поверхности Большого района КМВ имеют наклон на север-северо-восток, что свидетельствует об общем перекосе кольцевой структуры в процессе альпийского орогенеза и, возможно, ее более древнем возрасте по отношению к последнему. Время возникновения этой структуры можно отнести к ранней юре, когда в ее пределах сформировался единственный на Северном Кавказе-очаг коровой гранодиоритовой магмы, с которым в плинсбахе-тоаре было связано образование вффузивов диорит-порфиритового состава.

Причиной образования рассматриваемого объекта, по-видимому, послужил интенсивный мантийный массо-энергетический поток, поднимавшийся к поверхности в узле пересечения крупных разломов общекавказского простирания, Трай. „кавказского поперечного поднятия и Центральнокавказской зоны правосдвиговых дислокаций (З.Е.Милановский и др., 1989). В ранние периоды альпийского цикла здесь возникли участки разуплотнения, в которых основание так называемого "гранитного" слоя подвергалось анате-ктотескому плавлению. В течение относительно спокойного периода со средней юры до палеогена при затрудненном доступе мантийного плюмажа к поверхности происходило постепенное приращение земной коры снизу с образованием пологого свода, постепенно затухающего в более молодых осадочных толщах. В условиях столкновения Скифской и Закавказской плит весь Северо-Кав-' казский краевой массив, включая кольцевую структуру Большого района КМВ и породившую ее линзу гранитизированного субстрата был наклонен к север-северо-ввстоку. Одновременно возобнови-

лась магматическая деятельность, но теперь уже по края!.! гра-нитоидного "экрана" в восточной, наиболее подвижной части района. Не исключено, что постепенное перемещение активных центров Зшьбрусской вулканической области с севера на юг, сопровождавшееся сменой субвулканических интрузий поверхностными извержениями, обусловлено описанной деформацией земной коры на орогенном этапе.

По данным газовой съемки в Большом районе КМВ выделена кольцевая структура П порядка, названная Пятигорской. Она охватывает все субвулканические тела Минераловодского вулканического района к северу от р.Подкумок. Ее геометрический 'центр находится в районе г.&елезноводска. Внешний диаметр структуры составляет около 25 км, внутренняя организация представлена центральным ядром диаметром 6 км, внешней ( периферической) зоной и ограничивающими их кольцевыми разломами. 3 масштабе 1:100000 устанавливается повышенная проницаемость кольцевых разломов и наклон их поверхностей к общему центру по разнице грздиентов концентраций COg во внешних и внутренних блоках. Ядро Пятигорской структуры насыщено выходящими на поверхность телами трахшшпаритов. Уровень его дневной поверяю.-,?и, в целом, значительно выше, чем у окружающей местности.

Учитывая общегеологические и геохимические данные (А.Б. Островский и др., 1985; Т.Ю.Тверитинова, 1990; В.С.Попов, Н.В. Короновский, 1987; В.Н.Шшшш, 1984), возникновение Пятигорской структуры Объясняется наличием в мио-шгаоцене в нижней части так называемого "гранитного" слоя корн очага плавления кристаллического субстрата, возникшего на пересечении внешнего разлома кольцевой структуры Большого района КМВ с крупнейшими прямолинейными дизъюнктивными гонами субшпротного, суб-мерздионального, северо-восточного и северо-западного простираний. Увеличение объема расплавленных тсс обусловило образование в вышележащих породах пологого куполообра~чого сооружения. Разрядка напряжений в кровле купола происходила по кольцевым разломам и сопровождалась внедрением малых интрузий.

Магматические массивы гор Кца, Джупа, Золотой Курган отделены от аналогичных тел Пятигорской структуры Северо- и но-5угунтинсксй тектоническими зонами. От представляют алофл-

зн основного очага.

Кольцевые структуры Ш порядка на участках газовой съемки связаны с единичными субвулканическими телами. В масштабе 1:100000 они предполагаются на г.г. Лысая, Юца. Детально изучена Кумекая "ольцевая структура диаметром 6 км. Предварительно она была дешифрирована на аэроеншжах, затем подтверждена газовой съемкой, неотеятоннческим анализом, картированием элементов залегания слоев осадочной тшщи, рисунком гидросети. В ее составе выделяются центральное ядро и внешняя зона, которой на западе соответствует дугообразная депрессия. Восточный фланг структуры приподнят в процессе орогенеза.

Генезис Кумской структуры связывается с предполагаемым штокообразным телом ранневрских гранодиоритов, прорывающим палеозойский фундамент и перекрытым осадочным чехлом. Ее аналогами являются многочисленные вулканогенные образования Кубань-Малкинского водораздела, расстояние до которых в современном эрозионном срезе составляет 15 км. Заложение Кумской структуры было определено пересечением Красновосточного и Кисловодском разломов с промежуточным нарушением кольцевой структуры Большого района КМВ.

Вне района-Кавказских Минеральных Вод структура центрального типа Ш порядка обнаружена на участке В.Хазнидон по особенностям строения полей С02, СН4, М2, 02 в подпочвенном воздухе над породами кристаллического фундамента. Результаты га-зосьемочных работ подтверждаются,1 ориентировкой известных разломов, особенностями размещения! фаций палеозойских гранитои-дов, геоморфологическими наблюдениями. Учитывая эпохи текто-но-магматической активизации на Северном Кавказе, происхождение Хазнидонской структуры можно условно связать с неглубоко залегающим магматическим телом раннеюрского или неогенового возраста.

' ПОЛОЖЕНИЕ 3.

Месторождения углекислых минеральных вод в центральной части Северного Кавказа контролируются региональными зонами разломов обдекавка: зкого простирания, сформировавшимися в условиях субмергошоначьного сжатия при столкновении Скийской и

Закавказской плит. Как прави...), месторождения непосредственно связаны с зонами повышенной проницаемости меридионального и север-северо-восточного направления, находящийся под влиянием региональных растягивающих напряжений. Водо-газоносными также могут быть субширотные разлош П порядка, оперяющие основные зоны сжатия, послойные срывы, кольцевые разломы.

На участке Хилак перспективы поисков связаны с серией послойных срывов в ядре одноименной синклинали, дополнительно осложненных более мелкой складчатостью. Изгиб синклинали приводит к расслаиванию тощи сланцев по плоскостям субсогласных ■ разрывных нарушений и образованию благоприятных условий для • формирования углекислых минеральных вод. Наибольший интерес представляет участок пересечения главной плякатявной структуры разломами субширотного и северо-западного простирания. Здесь на площади около 900 кв. м в пробах подпочвенного воздуха содержится до 6,4$ С02, 0,82^ СН4, 0,04655 Н2, 85,5$ 8,8$ 02. • ^ На участке Верхний Хазнидон аномалии углекислого газа в подпочвенном воздухе расположены в области влияния северной суйиярогной зоны ежа ткя. Перспективные аномалии находятся в прг,'условой части долины, заложенной по зоне растяжения север-северо-восточной ориентировки. Проницаемость пород увеличивается на площади кольцевой структуры.

На участке Хазнидон-детальный, охватывающем группу радоновых источников, над гранитами фундамента в подпочвенном воздухе господствуют окисленные газы (С02, 02), а над аргиллитами осадочного чехла появляются значительные аномалии восстановленных компонентов (СН^, Н2). Таким образом, в подошве осадочного чехла имеется окислительно-восстановительный барьер, способствующий осаздению материнской минерализация. Эманируе-мый ею радон мигрирует к поверхности под покрышкой слабо проницаемых аргиллитов.

На Кумском участке газосьемочные работы лозволили установить значительную внутреннюю неоднородное т* месторозвдения углекислых минеральных вод. Оно состоит из северного а ганого участков, разделенных Кисловодском зоной сжатия. Субширотные нарушения играли ведущую роль при формировании месторождения.

обеспечивая транспортировку С02 до корневых частей "клина тре-щиноватости" север-северо-восточного простирания. На верхних горизонтах поток глубинного флюида, устремляясь в наиболее раскрытые трещины, создает впечатление их приоритета в формировании месторождения.

Большое влияние на параметры северного участка оказывают разломы западной дуги Кумской кольцевой структуры, которые облегчают миграцию углекислого газа и создают дополнительные резервуары для накопления полезного ископаемого.

Главная залежь южного фланга сформировалась при пересечении основного вмещающего разлома субширотной зоной сжатия и сд вигом северо-западного простирания. Ограничивающие разломы создали экран, препятствующий распространению углекислого газа в южном направлении и одновременно способствовали местному. обогащению им подземных вод.

Интерпретация данных газовых съемок осевой части Большого района КМВ позволила определить участки, перспективные для поисков минеральных вод и подтвердить приоритет субширотных тектонических зон в размещении известных месторождений. Наиболее газоносным является Северо-Бугунтинский разлом. Большое влияние на положение залежей оказывают разломы Пятигорской кольцевой структуры.

Выдвинута гипотеза о пространственной и генетической связи всех месторождений углекислых минеральных вод Большого района КМВ с одноименной кольцевой структурой, возникшей над мантийным массо-энергетическим потоком. Согласно гипотезе, эндогенный поток углекислого газа является проявлением "холодной" дегазации Земли. Периоды усиления тектоно-магматической активности в сйьбрусской вулканической области сопровождались процессами "горячего" массопереноса, отголосками которого является современная слабая фумарольная деятельность вулкана Эльбрус.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

I. Изучение стоуктуры и генезиса Кумского и Бутунтинс-кого месторождений углекислых минеральных вод (район КМВ) по данным газовой сьемкк. В кн. "Газо-геохямическпе методы поис-

ков полезных ископаемых в Ш^-Каспийской впадине и обрамляющих горных системах (тезисы докладов)". Баку, 1989, с .121122.

2. Газо-геохимические методы поисков минеральных вод и изучение разрывной тектоники. Там же, с,49-51 (соавторы А.И. Фридман, Л.С.Ким).

3. Характер, интенсивность и масштабы дегазации флюидо-проводящих систем района 1Ш (Северный Кавказ). В кн."Дегазация Земли и геотектоника. Тезисы Ш Всесоюзного совещания".М., 1991 г., с.52-53. (соавторы А.И.Орцдман, Л.С.Ким).

4. Применение газовой геохимии при поисках углекислых •минеральных вод и оценка ресурсов углекислого газа. В кн."Тезисы докладов УП краевой конференции по геологии и полезны?.! ископаемым Северного Кавказа". Ессентуки, 1991, с.158-159 (соавторы АЛ.Фридман, Л.С.Ким).

5. Изучение кольцевых структур и поиски минеральных вод атмогеохимическими методами в районе Кавказских Минеральных^ Вод (КМЗ). "Известия ВУЗов", серия "Геология и разведка", 1991, № 2, с.15-20.

6. Кольцевые структуры Зльбрусской вулканической области и их геологическая интерпретация. В кн. "Московская государственная геологоразведочная академия. Конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов академии (новые достижения в науках о Земле). Тезисы докладов.".' М., 1994 (в печати).

7. Отражение особенностей тектонического строения центральной части Северного Кавказа в геохимических характеристиках подпочвенной атмосферы. - Там же.

8. Отчет о работах по газовой съемке, проведенных на Урухской площади в Северо-Осетинской АССР в 1988 г. Фонды СОГРЭ, 1988, М. (соавтор А.И.Фридман).

9. Отчет по теме "Применение метода газовой "ьемки для изучения разрывной тектоники и поисков углекислых радоновых вод на участке Эшкакон (Карачаево-Черкесская КО Ставропольского края)". Северо-Кавказский ТГФ, 1989, М. (соавторы А.И. Фридман, Л.С.Ким).

10. Отчет по теме "Применение метода газовой съемки для

изучения разрывной тектоники и поисков радоновых вод (участки Унал, Галон) и углекислых минеральных вод (участок Заманкул) в Северо-Осетинской АССР" Фонды СОГРЭ, 1989, М. (соавторы А.И. Фридман, Л.С.Ким).

11. Отчет, по теме "Применение метода газовой съемки для поисков питьевых минеральных вод и изучения разрывной тектоники на участке Редант (Северо-Осетинская АССР)". Фонды МГГА, СОГРЭ, 1989, М. (соавторы А.И.Фридман, Л.С.Ким).

12. Отчет по теме "Применение метода газовой съемки при изучении разрывной тектоники и поисках минеральных вод на участке. Бирагзанг в Северо-Осетинской АССР". Фонды СОГРЭ, 1990, М. (соавторы А.И.Фридман, Л.С.Ким).

13. Отчет по теме "Изучение зон повышенной проницаемости в связи с поисками минеральных вод методом газовой съемки на участке Хилак в Северо-Осетинской АССР". Фонды СОГРЭ, 1990, М. (соавтор А.И.Фридман).

14. Отчет о научно-исследовательской работе "Изучение динамики, масштабов дегазации массива пород Большого района НМВ и газо-геохимическая оценка перспективных площадей Северного Кавказа на минеральные воды". Фонды МГГА, ВГФ, ТГФ, 1990, М. (соавторы А.И.Фридман, Л.С.Ким, М.И.Кучер, В.Я.Медведев, Н.М. Улаиенко).

15. Отчет по теме "Проведение газовой и водногелиевой съемок при гидрогеологической съемке масштаба 1:50000 на площади листов К-38-28-В, К-38-39-Б-6, К-38-40-А-а,б,г,(участок Верхний Хазнвдон)". ТГФ, 1992, М. (соавторы А.И.Фридман, Е.К. Архиппова, О.В.Ееланова, Н.А.Новикова).