Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Неотектонические дислокации и их влияние на размещение полезных ископаемых в Северном Зауралье

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Неотектонические дислокации и их влияние на размещение полезных ископаемых в Северном Зауралье"

л

* # 'V

ОьУ На правах рукописи

УДК 551.248.2:553(571,122)

СМИРНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

НЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДИСЛОКАЦИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗМЕЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ

Специальность 04.00.04 - Геотектоника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи УДК 551.248.2:553(571,122)

СМИРНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

НЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДИСЛОКАЦИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗМЕЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ

Специальность 04.00.04 - Геотектоника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Работа выполнена на кафедре динамической геологии Геологического факультета Московского Государственного Университета имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор Н.И.Николаев

Официальные оппоненты -доктор геолого-минералогических наук В.И.Макаров доктор геолого-минералогических наук В.Н.Шолпо

Ведущая организация: Научно-исследовательский Институт гидрогеологии и инженерной геологии при Тюменском государственном нефтегазовом университете

Защита состоится « 22 » мая 1998 года в 14зс часов на заседании специализированного Ученого Совета К 053.05.25 по региональной геологии и тектонике Геологического факультета МГУ по адресу: г.Москва, 117234, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, зона «А» , аудитория № 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ (зона «А», 6 этаж).

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь у О

специализированного Совета К 053.05.25 /Л Шу доктор геолого-минералогических наук: уу\ I Т.Ю.Тверитинова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Территория Северного Зауралья в последние годы является ареной интенсивного хозяйственного освоения. Здесь развернуты широкомасштабные геологоразведочные, инженерно-геологические и гидрогеологические работы, обустраиваются города, поселки и нефтегазовые месторождения, продолжается строительство магистральных трубопроводов и дорог. Наряду с этим, в регионе выявлено широкое распространение приповерхностных деформационных структур, по поводу происхождения которых до сих пор нет единого мнения. Проблема происхождения этих нарушений на протяжении последних десятилетий многократно дискутировалась и до недавнего времени не имела достаточной фактологической основы. Приповерхностный характер дислокаций и их затухание с глубиной служили причиной того, что многими исследователями они относились к экзотектоническим. Полученные автором материалы значительно расширяют . представления о строении и закономерностях распространения этих деформационных структур, позволяют рассматривать внутричехольные деформации в тесной взаимосвязи с тектоническими нарушениями в фундаменте и нижних горизонтах осадочного чехла.

Уверенно выделяемые по геолого-геоморфологическим признакам, доступные непосредственному изучению, приповерхностные складчатые нарушения могут использоваться для распознавания характера неотектонических движений в более глубоких частях разреза закрытых территорий Северного Зауралья. Новейшими тектоническими движениями предопределяется пространственное размещение месторождений ряда полезных ископаемых ( кремнисто-опаловых пород, кирпичных и керамзитовых глин, стекольных песков и др. ). В ряде случаев зоны развития приповерхностных неотектонических дислокаций ■ служат косвенным поисковым признаком для обнаружения антиклинальных структур, продуктивных на углеводородное сырье. Таким образом, изучение неотектонических дислокаций исследованной площади имеет очевидное практическое значение.

Целью диссертационной работы явилось комплексное изучение строения и кинематических особенностей неотектонических деформационных структур Северного Зауралья, выявление их связи с более глубокими тектоническими структурами осадочного чехла и влияния на размещение месторождений полезных ископаемых.

Достижению поставленной цели способствовало решение следующих задач:

1 - подбор методических приемов изучения новейших тектонических движений в Северном Зауралье;

2 - детальное исследование морфологии и пространственного размещения приповерхностных дислокаций на опорных участках;

3 - определение кинематического типа складок и разрывных нарушений;

4-разработка механизма формирования внутричехольных деформаций.

Научная новизна работы. Обоснована пространственная связь зон развития приповерхностных дислокаций со структурами более глубоких горизонтов осадочного чехла и фундамента. Показано, что активным слоем в складчатости нагнетания могут являться не только глины тавдинской свиты (-Рг3 IV ), как это считалось ранее, но также опоки и опоковидные глины серовской свиты (-Р,2 зг) и «опоковидные» песчаники сенон-датского возраста. Предложены модели, учитывающие динамические условия формирования приповерхностных дислокаций.

Практическая ценность работы. Изученные опорные участки проявления дифференцированных неотектонических движений могут быть использованы в качестве эталонных при производстве геологосъемочных, инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических работ на севере Западной Сибири. Использованные методические приемы выявления и картирования приповерхностных дислокаций могут найти применение и в других платформенных областях. Установлено влияние новейшей тектоники на формирование и размещение месторождений полезных ископаемых, что позволяет более обоснованно размещать объемы геофизических исследований и бурения при текущем и перспективном планировании геологоразведочных работ. Это способствует оптимизации последних и повышению геолого-экономической эффективности подготовки запасов минерального сырья для строительной индустрии области.

Реализация работы. Методические разработки автора используются при формировании планов буровых и горнопроходческих работ подразделениями концерна "Тюменьгеология", ведущими геологосъемочные и поисково-разведочные работы в Северном Зауралье.

Отдельные разделы диссертации и ряд иллюстративных материалов вошли в качестве составных частей в производственные отчеты по результатам групповой геологической съемки масштаба 1:200000, а также поисковых работ на кремнисто-опаловое сырье ( Зайонц, 1985; Андреев и др. 1985; Смирнов, 1989).

Практическая реализация рекомендаций способствовала открытию и разведке Ай-Акрышевского, Тапы - Пандымъюганского, Безымянного и других

месторождений кремнисто - опаловых пород, связанных с дисгармоничной складчатостью в пределах зоны Мало-Сосьвинских дислокаций.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практическом семинаре по проблемам стратиграфии плиоцен-четвертичных отложений севера Западной Сибири и Европейской части СССР в связи с геологическим картированием ( Тюмень, 29-30 мая, 1989 г.), на заседании Сибирского филиала научно - редакционного совета МГ СССР при СНИИГГИМСе ( Новосибирск, 16 октября 1990 г. ), рассматривалась на научно-технических советах концерна "Тюменьгеология" при апробации производственных отчетов ( 1990 г. ) и научно-технических советах Тюменской комплексной геологоразведочной экспедиции при разработке планов размещения буровых и горнопроходческих работ ( 1989-1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положен материал, полученный при групповой геологической съемке масштаба 1:200000, выполненной ПО "Хантымансийскгеофизика" Главтюменьгеологии в 1978-1982 г.г. ( Центральное Приобье ), в 1982-1988 г.г. (Северное Зауралье ), в которой автор принимал непосредственное,, участие, а с 1987 по 1992 г. осуществлял геологическое руководствоработами. В перечень материалов входит детальное описание и каротажные -диаграммы многих сотен колонковых скважин, разрезы горных, выработок и естественных обнажений более чем на 200 ключевых и поисково-оценочных участках, .маршрутные исследования, интерпретация.. результатов профильного электрозондирования, дешифрирования аэрофото- и космоснимков различных масштабов и мн. др.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 150 страницах машинописного текста. Общий объем работы, включая 80 рисунков, 5 таблиц и список литературы, составляет 262 страницы. Список литературы содержит 129 названий.

Работа выполнялась на кафедре динамической геологии Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова . под непосредственным руководством доктора геолого-минералогических: . наук, профессора Н.И.Николаева, которому автор приносит глубокую и искреннюю благодарность.

Выполнению работы в значительной мере способствовали контакты со специалистами ВНИГРИ, ЗапСибНИГНИ, Гидропроекта,

«Союзморинжгеология» и других организаций - докторами геолого-

минералогических наук Р.Б.Крапивнером, И.Л.Кузиным, кандидатами геолого-минералогических наук П.П.Генераловым, И.Л.Зайонцем, С.Г.Кузменковым.

Автор приносит благодарность своим товарищам по многолетней работе С.Я.Выдрину, В.И.Кудрину, А.А.Трумпе, П.Е.Брагину и др., в тесном контакте и творческой полемике с которыми формировались его взгляды. Автор признателен также Е.Г.Григорьевой, Н.М.Вопиловой, А.Е.Осиповой, Н.А.Пальчиковой, С.К.Пирогову, оказавшим большую помощь в оформлении рукописи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. История изучения новейшей тектоники и приповерхностных дислокаций. Дискуссионные вопросы.

В первой главе рассматривается развитие представлений о новейшей тектонике Северного Зауралья, как части территории Западно-Сибирской плиты, с конца прошлого века до настоящего времени. До середины нашего столетия среди исследователей этого региона господствовало мнение о его тектоническом спокойствии в кайнозое, нашедшее отражение в работах А.Д.Архангельского ( 1932 ), Н.С.Шатского ( 1932 ), М.А.Усова ( 1935 ), Я.С.Эдельштейна ( 1936 ). С начала пятидесятых годов развитию представлений о новейшей тектонике Северного Зауралья и сопредельных территорий способствовало бурное освоение региона и планомерный охват его разнонаправленными геологическими исследованиями. К важнейшим работам, затрагивающим вопросы новейшей тектоники исследованного региона относятся следующие: Андреев, 1960; Астахов, 19Е6; Брагин, 1983, 1985, 1986; Варламов, 1969; Генералов, 1980,1981, 1982, 1983, 1987; Зайонц, 1985, 1987; Захаров, 1965, 1968, 1970; Крапивнер, 1969, 1978, 1979, 1986, 1990, 1997; Ли, Кравченко, 1959; Лунгерсгаузен, 1955; Мизинов, 1967; Наливкин, 1960; Николаев, 1962; Рудкевич, 1970, 1972, 1974; Смирнов, 1985, 1991; Флоренсов, Варламов, 1981 и др.

Они отражают пеструю гамму взглядов на новейшее тектоническое развитие Северного Зауралья и отдельных структур на его территории. Кратко изложены результаты работ названных исследователей. Так, Г.Ф. Лунгерсгаузен ( 1955 ) в Северном Зауралье выделял участки, испытавшие заметные новейшие опускания и поднятия. К числу последних им отнесена возвышенность Люлин-Вор. Работы П.Ф. Ли, Л.М.Кравченко (1959 ), В.Д.Наливкина ( 1960 ) и Н.В.Мизинова ( 1967 ) посвящены Мало-Атлымским дислокациям на правом берегу р.Оби. Все эти авторы характеризуют Мало-Атлымские дислокации как затухающие с глубиной дисгармоничные складки нагнетания, хотя динамические условия

возникновения складок объясняют по разному. Важное значение

имеют исследования Мало-Сосьвинских дислокаций Ю.Ф.Захарова ( 1965, 1968, 1976 ), который впервые установил, что палеогеновые опоки, характеризующиеся аномально высоким гипсометрическим положением, залегают в ядрах антиклинальных складок. Ориентировка складок, по мнению этого автора, обусловлена главным образом тектонически, тогда как их образование связывается с деятельностью плейстоценового ледника.

Рассмотрены взгляды различных исследователей на происхождение широко известного экзотического выхода позднепалеоценовых опок и опоковидных глин близ устья Иртыша ( в разрезах так называемого Самаровского эрозионного останца ). В обрывах останца к Иртышу эти породы встречены на 540 м выше уровня своего нормального залегания, установленного здесь бурением. Долгое время в литературе господствовала точка зрения, согласно которой опоковидные глины представляют собой крупный отторженец, принесенный ледником с северо-запада ( Васильев, 1946; Шацкий, 1965; Волков и др., 1973; Чернов, 1973; Лаврушин, 1976 ). Вместе с тем, ряд авторов, не признавая гляциотектоническую природу экзотических выходов кремнистых и кремнисто-глинистых палеогеновых пород, связывал их аномальное гипсометрическое положение с диапиризмом, по разному оценивая динамические условия его развития ( Генералов, 1987; Крапивнер, 1969, 1979, 1986 ). Против ледниковой гипотезы происхождения мелкой складчатости высказывался Н.В. Мизинов ( 1967), ссылаясь на то, что интенсивная складчатость палеогеновых отложений ' встречается и в более южных районах низменности, например, в Курганской области, куда, как достоверно установлено, ледник не заходил/

Рассмотрены карты новейшей тектоники Западно-Сибирской плиты, первой из которых была карта масштаба 1:2500000, составленная под редакцией Н.ГЛочиа ( Чочиа, Кузин, 1964 ). За начало новейшего этапа на ней принята граница между палеогеном и неогеном. Второй вариант карты новейшей тектоники Западно-Сибирской низменности предложен в 1967 г. большим авторским коллективом под редакцией И.П.Варламова ( 1969 ).

В числе работ семидесятых годов отмечена крупная, обобщающая итоги геологический исследований в Западной Сибири в тому времени работа «Атлас структурных, палеотектонических карт и геологических карт среза для территории Западно-Сибирской низменности» и объяснительная записка к нему под общей редакцией М.Я.Рудкевича ( 1970 ). Дается обзор карт «Атласа...», касающихся новейшей тектоники Северного Зауралья.

Среди работ 80-х годов отмечена интересная статья И.Л. Кузина и С.В.Трофимова ( 1983 ), в которой описывается экзотический выход на

дневную поверхность верхнемеловых пород в западной части Сибирских Увалов на Радом-Лыхминском междуречье. Авторы отрицают ледниковую природу данного выхода и доказывают, что на дневную поверхность донеогеновые породы выведены глиняными диапирами. Ранее И.Л. Кузиным и А.Ф. Матвеевым ( 1973) описаны выходы пород верхнего мела на дневную поверхность в обнажениях Нижнего Приобья в районах пос. Бол. Атлым, Октябрьское и по правобережью р. Обь против устья Иртыша. Примечательно, что все отмеченные выходы верхнемеловых пород представлены, в основном, раздробленными опоковидными песчаниками.

Проблемам горизонтальных перемещений в фундаменте и осадочном чехле Западно-Сибирской плиты посвящены работы П.П.Генералова ( 1982, 1983, 1987 ). Р.Б. Крапивнер ( 1986, 1990 ) связывает возникновение складчатости нагнетания в приповерхностной части мезозойско-кайнозойского осадочного чехла с тектонической активностью разломов фундамента. В ряде работ этого автора ( 1986, 1992) обосновывается важный вывод о том, что роль активного слоя в складчатости нагнетания выполняют породы, резко выделяющиеся по своему деформационному поведению в поле слабых девиаторных напряжений. В последние годы Р.Б. Крапивнером ( 1997 ) предложена концепция, объясняющая особенности строения и динамические условия формирования Мало-Сосьвинских дислокаций как неотектонических деформационных структур.

В период с 1978 по 1992 год территория Северного Зауралья была охвачена групповой геологической съемкой масштаба 1:200000. В процессе ее выполнения установлено широкое распространение приповерхностных дислокаций верхнемеловых и кайнозойских пород. Были получены дополнительные сведения по морфологии, строению и условиям распространения известных ранее дислокаций ( Мало-Сосьвинских, Мало-Атлымских, Назым-Охлымских, Люлин-Ворских, Самаровской, Казымской, Усть-Иртышской ) и выявлены новые (Ляминская,

Радом-Лыхминская, Тапсуйская, Хуготская ).

В заключении показано, что ни одна из экзотектонических гипотез не применима для объяснения всех перечисленных дислокаций, хотя они развиты на ограниченной по размерам площади и отличаются рядом общих морфологических признаков.

Глава 2. Краткий геологический очерк.

В строении обширных пространств Северного Зауралья принимают участие: складчатый фундамент, сложенный интенсивно дислоцированными

палеозойскими и докембрийскими формациями, менее дислоцированные триасовые осадочные и вулканогенно-осадочные формации ( промежуточный структурный этайс );'•'< мезозойско-кайнозойский осадочный чехол, мощность которого постепенно уменьшается от 2700-3000 м на востоке рассматриваемой территории до 1300-1500 м в западных ее частях.

2.1. Строение фундамента Строение фундамента рассмотрено на основе тектонической карты В.С.Суркова и О.Г.Жеро ( 1981 ), которыми выделяются структуры геосинклинального, протоорогенного и дейтероорогенного этапов развития. Среди структур геосинклинального этапа ими выделяются древние ядра антиклинориев, сложенные байкальскими складчатыми комплексами, а также антиклинорные и синклинорные зоны унаследованного типа развития. Наиболее часто встречаемые структуры протоорогенного этапа развития в пределах Северного Зауралья - наложенные впадины и внутренние прогибы - развиты в крайней западной и юго-восточной частях исследованной территории. Структуры дейтерооорогенного этапа развития представлены наложенными впадинами, прогибами и грабенами в пределах выступов-горстов байкальского возраста стабилизации и областей герцинской складчатости и имеют ограниченное распространение. Рельеф поверхности геосинклинальных комплексов в значительной мере отражает возраст складчатости и тип структурных зон: в пределах герцинской складчатости он сформирован унаследованными движениями, а в, районах байкальской консолидации - блоковыми движениями. Преобладающим направлением ориентировки структур фундамента является субмеридиональное. Поведение рельефа поверхности фундамента ( опорный отражающий горизонт «А» ), в целом, подчиняется общему региональному погружению, нарастающему с запада на восток.

2.2. Строение осадочного чехла В Северном Зауралье резкие нарушения первичного залегания отмечаются в породах верхнего мела и кайнозоя, поэтому основное внимание уделено именно этой части разреза осадочного чехла. Сведения о юрских и нижнемеловых отложениях даны в табличной форме.

В разрезе верхнего мела описываются отложения уватской {К2 ст ), кузнецовской ( К? I ) и березовской ( Кг к -кт ) свит. Нерасчлененные отложения верхнего мела - нижнего палеоцена представлены ганькинской (Кг ш с!) свитой. Для разрезов двух последних характерно присутствие кремнесодержащих пород: песчаников с опаловым цементом и опоковидных глин. Общая мощность верхнемеловых отложений ( включая ганькинскую свиту ) составляет 300-350 м. Палеогеновые отложения в пределах

рассматриваемой площади представлены всеми отделами и довольно четко подразделяются на два комплекса: нижний - морские осадки, в составе которых отмечаются глинистые фации и фации кремнистых пород ( опоки, диатомиты, диатомовые глины ), верхний - преимущественно континентальные и прибрежно-морские алеврито-песчаные фации. В составе нижнего комплекса осадков снизу вверх выделяются: талицкая (fVtl), серовская (Pt2 sr); ирбитская^г'2ir) и тавдинская (P23tv) свиты, верхнего - атлымская (-Р3' at), новомихайловская (P/nm) и туртасская (-P33trt) свиты. Завершается разрез верхнего комплекса спорадически развитой абросимовской свитой ( N,' ab ), относящейся уже к нижнему миоцену. Общая мощность палеогеновых и нижнемиоценовых отложений изменяется от 350 до 550 м.

Разрез новейших отложений в Северном Зауралье начинается с образований пелымской свиты ( N,.2 pl ), залегающих с резким угловым несогласием на различных горизонтах палеогена. Местами в основании разреза новейших отложений с глубоким размывом и резким угловым несогласием залегает мужиноуральская свита ( N2-Ql mu ), сложенная валуносодержащими суглинками и глинами с прослоями и линзами алевритов и песков. Водораздельную равнину - самый высокий ярус современного рельефа Северного Зауралья - формирует салехардская свита ( QU sh ). Цитологический облик последней весьма пестр ( пески, алевриты, суглинки и глины с включениями крупнообломочного материала). Комплекс вложенных осадков формирует нисходящий ряд бассейновых и речных террас.

2.3. Основные тектонические структуры осадочного чехла

Мезозойско-кайнозойский платформенный чехол в пределах Северного Зауралья со значительным угловым и стратиграфическим несогласием залегает на образованиях складчатого фундамента. В основу тектонических карт мезозойско-кайнозойского мегакомплекса положен структурный план по горизонту «Б», приуроченному к кровле битуминозных аргиллитов баженовской свиты верхней юры и являющемуся опорным при сейсморазведочных и буровых работах. Автором использована широко известная в геологических организациях концерна «Тюменьгеология» тектоническая карта мезозойско-кайнозойского мегакомплекса Западной Сибири, составленная Г.К.Боярских, Г.Н.Боярских, А.А.Гавриловской и др. ( 1986 ). , Приведено описание отдельных структур 1 порядка, а также осложняющих их структур 11 порядка.

Глава 3. Характеристика неотектоиических дислокации

3.1. Методические приемы изучения дифференцированных неотектонических движений в условиях севера Западной Сибири Автор попытался применить системный подход для изучения приповерхностных дислокаций, исходя из того, что образование любой деформационной структуры является реакцией горных пород на механические напряжения, которые могут иметь различную природу (тектоническую или экзотектоническую ) и изучать эти структуры, независимо от природы вызвавших их напряжений, следует методами, разработанными в структурной геологии. Они включают сведения о распространении и пространственной ориентировке дислокаций, их морфологии, кинематическом типе, соотношении деформационных структур разных порядков, вещественном составе деформированных толщ, связи со структурами субстрата, и только на основании этих данных могут делаться выводы о динамических условиях формирования дислокаций.

3.2. Нижняя граница неотектонического этапа Объем неотектонического этапа различными исследователями оценивается по-разному. Большая часть специалистов, занимающихся вопросами неотектоники, принимает за нижнюю границу неотёктонического этапа начало последней активизации тектонических движений, обусловивших основные черты современного рельефа.

Применительно к Западно-Сибирской плите этот вопрос поднимался давно и достаточно глубоко обсуждался при составлении «Карты ' новейшей тектоники...» ее территории ( 1981 ). Один из авторов ' ¿той карты И.П.Варламов высказывал мнение, что за начало неотектоничёского этапа данного региона справедливее всего принимать либо время, соответствующее регрессии тавдинского моря ( конец эоцена ), либо время завершения накопления озерно-морских отложений туртасской свиты поздяеолигоценового возраста. Однако, регрессия тавдинского моря не может быть принята за начало неотектонической активизиции, так как в это время не произошло резкой смены общей направленности осадконакопления -юрско-эоценовый талласократический режим продолжил свое

существование на фоне затухающего погружения плиты. Абросимовская свита нижнего миоцена залегает практически без размыва на верхнеолигоценовых туртасских отложениях и является, вероятно, «последним отголоском» тапласократического режима.

Автор, признавая возобновление региональных поднятий ЗападноСибирской плиты в конце туртасского времени, считает, ' что

позднеолигоценовое время не следует принимать за начало неотектонического этапа на рассматриваемой территории. Как показали проведенные в Северном Зауралье геологосъемочные работы, первое резкое угловое и эрозионное несогласие наблюдается в основании позднемиоцен-четвертичного структурно-формационного комплекса. Это несогласие по масштабам и резкости проявления значительно превосходит те, что фиксируются для раннего олигоцена ( послетавдинское время ) и позднего олигоцена ( послетуртасское время ).

3.3. Проявления приповерхностной складчатости нагнетания 3.3.1. Мало-Атлымские дислокации

В Мало-Атлымских дислокациях участвуют глины тавдинской свиты, кровля которой в нормальном залегании располагается на глубине 100-200 м, а также отложения атлымской, новомихайловской и туртасской ( нижний, средний и верхний олигоцен ) свит, представленных соответственно: глауконитовыми глинами, кварцевыми песками, песками и алевритами с примесью растительного детрита и прослоями лигнитов, слоистыми глинами и алевритами. Отложения четвертичных террас не затронуты деформациями и налегают на дислоцированные палеогеновые слои по границе резкого углового несогласия. Подошва тавдинской свиты и подстилающие диатомовые глины верхнеирбитской подсвиты, также как и более древние палеозойские и мезозойские отложения, не испытывают сколько-нибудь существенных нарушений субгоризонтального залегания, что подтверждено картировочным бурением вдоль правого берега р.Оби ( Ли, Кравченко,1959 ) и площадной сейсморазведкой. По опорному отражающему горизонту «Б» ( кровля верхней юры ) в районе с. Малый Атлым отмечаются малоамплитудные разноориентированные структуры 11-111-го порядков, выраженные изогипсами минус 2400-2450 м. Кровля сеномана ( опорный отражающий горизонт «Г» ) здесь выдержана на абсолютных отметках порядка - 925 м. Таким образом, очевидно, что Мало-Атлымские дислокации являются бескорневыми приповерхностными деформационными структурами.

Наиболее детально эти дислокации охарактеризованы В.Д. Наливкиным (1960), который показал, что они представляют собой складки нагнетания, в ядрах которых выступают тавдинские глины, тогда как их своды и крылья образованы тремя свитами песчаных и песчано-глинистых олигоценовых отложений. С учетом данных картировочного бурения амплитуда складок составляет 100-120 м, а деформационное увеличение мощности тавдинских глин (за счет процессов нагнетания ) достигает 75-95% от ее исходной величины ( 125- 135 м). Средняя ширина складок по олигоценовым отложениям 200-300 м, углы наклона крыльев от 20-30° до 40- 90°.

Преобладающее простирание складок субмеридиональное ( 170-190°). Осевые поверхности складок, как правило, вертикальные, некоторые складки слегка запрокинуты в восточном направлении. Редко наблюдаемые контакты между тавдинскими глинами и перекрывающими их атлымскими песками являются нормальными стратиграфическими границами и, следовательно, диапирового протыкания олигоценовых слоев верхнеэоценовыми глинами в обнажениях правого берега Оби не отмечено. В олигоценовых отложениях встречены малоамплитудные сбросы и мелкая плойчатость в глинистых слоях. Все перечисленные признаки характерны для складок поперечного изгиба, которому подвергались отложения : покровного комплекса ( атлымская, новомихайловская и туртасская свиты ) в процессе роста ядер нагнетания тавдинских глин.

Новые материалы по району этих дислокаций были получены при проведении среднемасштабной геологической съемки ( 1977-1982 г.г.). Этими работами были установлены и факты диапирового протыкания тавдинскими глинами преимущественно песчаных нижне-среднеолигоценовых отложений на отдельных участках. Полученные данные позволили оконтурить область распространения складок, частично экспонированных в береговых обнажениях района пос.Малый Атлым. В плане она имеет форму овала, вытянутого в северо-восточном направлении (~ 30° ), длинная ось которого равна - 26 км, короткая - ~ 13 км. Он наложен на зону пересечения разломов северовосточного и северо-западного простираний, выявленных в фундаменте по геофизическим данным ( Карта элементов гравитационного и магнитного полей, отождествляемых с разломами в фундаменте, Сурков, Жеро, 1974 ).

Показательно отсутствие в зоне развития Мало-Атлымских дислокаций нижних горизонтов новейших отложений - пелымской ( Ы[.2 р1 ) и мужиноуральской ( ^-С^ ти ) свит, тогда как салехардская ( <311 5Ь ) перекрывает складчатые стуктуры по границе резкого углового несогласия и пред ставлена почти исключительно песками. Приведенные факты указывают на то, что формирование рассматриваемых дислокаций началось в послеабросимовское время и продолжалось, в основном, на протяжении пелымско-мужиноуральского отрезка новейшей истории ( поздний миоцен - ранний плейстоцен). К концу салехардского времени формирование дислокаций, по-видимому, завершилось.

3.3.2. Хуготские дислокации

Хуготские дислокации обнаружены при поисках и разведке подземных вод на Нягань-Хуготском водоразделе ( левобережье р.Обь в районе одноименных левых притоков этой реки ). В процессе проведения гидрогеологических работ ( Палкин, 1988 ) были пройдены две линии

поисковых скважин. Обеими линиями пересечен разлом северо-восточного простирания ( 56-58°), названный нами Чебуръюганским. В поперечном сечении это крутое нарушение имеет взбросовую компоненту смещения амплитудой по поверхности тавдинских глин 70-90 м и выпуклую вверх форму, вследствие чего происходит сдваивание разреза атлымской и тавдинской свит. Приповерхностное выполаживание разрыва происходит в тавдинских глинах. Новейшие отложения ( диамиктон мужиноуральской свиты ) испытывает над зоной разлома пологое флексурообразное погружение в северо-западном направлении. С учетом имеющихся геологических данных разлом можно рассматривать как вторичное разрывное нарушение по отношению к выделенному здесь в геофизических полях протяженному (120 км ) разлому фундамента также северо-восточного (4244°) простирания. Плановое положение диагонального вторичного разрыва по отношению к простиранию разлома фундамента указывает на то, что в неотектоническую эпоху последний функционировал как правосторонний взбросо-сдвиг ( Стоянов, 1977 ). Хуготские дислокации развиты в зоне пересечения нескольких диагональных разломов фундамента, имеющих северо-восточное ( в том числе северо-северо-восточное ) и северо-западное простирание.

Площадь распространения дислокаций оконтурена с помощью нескольких линий поискового и разведочного бурения и многочисленных профилей вертикального электрозондирования. В плане она весьма сходна с областью развития Мало-Атлымских дислокаций и представляет собой вытянутый в северо-восточном направлении овал, длинная и короткая оси которого равны соответственно 28 и 17 км. Дислокации представлены системой конгруэнтных складок, имеющих среднюю ширину 250-300 м и амплитуду по кровле тавдинских глин, изменяющуюся от 40 м до 80-90 м и изредка достигающую 140 м. Тавдинские глины в ядрах нагнетания представляют представляют собой тектоническую брекчию со сложной системой пересекающихся трещин, с зеркалами и бороздами скольжения на щебневидных отдельностях глин. Складки дисгармоничны по отношению к более глубоким слоям осадочного чехла, структура которых отображается сейсморазведкой. Покровный комплекс в области распространения

Хуготских дислокаций представлен почти исключительно песками, относимыми к атлымской свите, мощность которых быстро нарастает от 40-60 м на флангах дислоцированной зоны до 100-150 м в наиболее глубоких синклиналях, разделяющих ядра нагнетания тавдинских глин. В поперечном разрезе Хуготские дислокации, как и Мало-Атлымские, имеют антиклинорную структуру, подчеркнутую распространением преимущественно

глинистых отложений мужиноуральской свиты ( Н2-<3, ши ). Последняя присутствует лишь на флангах дислоцированной зоны, ее подошва быстро погружается в обе стороны от области развития дислокаций, а мощность толщи достигает 80-170 м. На основной площади развития дислокаций олигоценовые отложения по границе углового несогласия перекрыты салехардской свитой ([ <511 эЬ), которая здесь имеет сокращенную мощность ( 5-25 м ) и песчаный состав. Таким образом, строение Хуготских и Мало-Атлымских дислокаций практически идентично, свидетельствуя о едином времени и механизме формирования.

3.4. Проявления диапиризма, обусловленного активной ролью кремнистых, и кремнисто-глинистых пород 3.3.1. Мало-Сосьвинские дислокации Наиболее крупная в Северном Зауралье зона, в которой активную складкообразующую роль играют кремнистые и кремнисто-глинистые породы, расположена в бассейне р. Малая Сосьва. В плане она представляет собой полого выпуклую на запад дугу, вытянутую в субмеридиональном направлении на 170 км при ширине 15-35 км. Южный фланг дуги отогнут в северо-восточном направлении, продолжаясь по азимуту 40-45° еще на 30 км. Северная оконечность дуги образует субширотный изгиб и, затем приобретает юго-восточную ориентировку ( 20 км ). Эта дуга почти на всем протяжении выражается в рельефе системой параллельных друг другу и ее границам гряд. По их размерам, густоте, мощности новейших отложений и характеру изображения на аэрофотоснимках в пределах зоны Мало-Сосьвинских дислокаций выделено семь блоков, разделенных более узкими участками отсутствия гряд. Последнее обусловлено либо их размывом на склонах к речным долинам, либо повышенной мощностью новейших отложений. Дислокации палеогеновых слоев внутри рассматриваемой дуги имеют сплошное распространение, а зона их развития, как показало бурение, несколько шире полосы параллельно-грядового рельефа.

Рассмотрена связь Мало-Сосьвинских дислокаций со структурами нижних горизонтов осадочного чехла и разломами складчатого фундамента. Выяснено, что в плане участки описываемых дислокаций как бы заполняют пространство между осложняющими Висимский свод и Игримскую моноклиналь протяженными положительными структурами второго порядка. Амплитуды этих поднятий по поверхности доюрского основания составляют от 50 до 100-150 м при наклоне крыльев до 2-3°, а по кровле сеноманских отложений ( опорный отражающий горизонт «Г») - в 2-2,5 раза меньше. К югу от субширотного отрезка р. Мал. Сосьва положение рассматриваемой

зоны дислокаций, по-видимому, контролируется разломами фундамента, так как фронтальная и тыловая границы этой зоны являются юго-восточным продолжением разломов, известных по геофизическим данным. Наконец, отогнутый в северо-западном направлении южный фланг зоны Мало-Сосьвинских дислокаций расположен в окрестностях протяженных разломов того же простирания. Непосредственно в зоне дислокаций фиксируемые на сеймогеологических разрезах сеноманские и более глубокие слои залегают субгоризонтально.

Наиболее древними из дислоцированных образований являются верхнепалеоценовые опоки. На незначительных расстояниях ( десятки и первые сотни метров ) гипсометрическое положение их кровли по буровым данным может изменяться на 200-300 м, что сопровождается резким увеличением мощности опок. На тех участках, где опоки подняты выше уровня своего нормального гипсометрического положения, они повсеместно раздроблены, брекчированы, разбиты разнонаправленными трещинами и плоскостями скольжения, а местами превращены в дресвяно-глинистую массу, в которой «плавают» обломки опок различных размеров. Подобная брекчированность проявляется и на микроуровне, что подтверждено . изучением, структуры опок в прозрачных шлифах.

Морфология и кинематический тип дислокаций выявлен при использовании материалов детальной разведки на кремнисто-опаловое сырье и цх сопоставлении с материалами картировочного бурения. Благодаря высокой плотности разведочной сети была установлена антиклинальная природа выступов палеогеновых пород, причем в ядрах большинства антиклинальных складок вскрываются опоки (и иногда опоковидные глины) верхнепалеоценовой серовской свиты, а на крыльях - эоценовые диатомиты, диатомовые глины ирбитской свиты (Р212 ¡г) и глины, не содержащие органогенного кремнезема (Р23 Ту ). Гряды представляют собой выраженные в рельефе апикальные части антиклинальных складок, хотя их высота существенно меньше амплитуды последних. Амплитуда складок по поверхности опок изменяется от 200 до 300-350 м. Увеличение амплитуды сопровождается ростом крутизны крыльев и снижением ширины складок, расстояние между осями которых редко превышает 1,0 км. Длина антиклиналей изменяется от первых сотен метров до 2 - 2,5 км, а ширина их апикальных частей от 50 до 500-900 м, при относительной высоте обычно порядка 10-20 м, реже - 30 - 35 м. В синклиналях, которым в рельефе соотвествуют межгрядовые понижения, под салехардскими песками вскрываются ранне- и среднеэоценовые диатомиты и диатомовые глины, реже бейделлит-монтмориллонитовые глины верхнего эоцена.

Приводятся составленные автором по материалам картировочного бурения геологические разрезы, пересекающие зону Мало-Сосьвинских дислокаций в различных ее частях.

Диапировое протыкание отложений покровного комплекса нередко сопровождается латеральным «разваливанием» растущего ядра нагнетания, что приводит к образованию оверхенгов, захвату блоков вмещающих пород и возникновению «вдавленных» синклиналей» ( по Н.Б.Лебедевой, 1962 ). Приводятся примеры подобных деформационных структур.

3.4.2. Самаровские и Казымская дислокации Самаровские дислокации - один из первых объектов, характеризующихся резко аномальным залеганием слоев платформенного осадочного чехла, привлекших внимание российских геологов ( Н.К.Высоцкий, 1896 ). Дислокации зафиксированы в разрезах эрозионного останца, возвышающегося над поймой и низкими аллювиальными террасами в районе слияния Оби и Иртыша. В основании обрывов этого останца к пойме р. Иртыш в обнажениях вскрываются палеогеновые опоковидные глины видимой мощностью до 20-25 м, кровля которых располагается на абсолютных отметках от 45-50 м до 80-90 м, что на 500 м гипсометрически выше уровня своего нормального залегания в этом районе. К тому же, палеогеновые глины на юго-западной окраине останца подстилаются новейшими отложениями. Эти факты послужили причиной широкого распространения высказанного еще Н.К. Высоцким мнения о том, что опоковидные палеогеновые глины, обнажающиеся в обрывах Самаровского останца, представляют собой серию гигантских ледниковых отторженцев, принесенных ледником с севера ( из района Люлин-Ворской возвышенности ). Принципиальная невозможность отрыва и транспортировки ледником на большие расстояния гигантских блоков пород ледникового ложа с общетеоретических позиций была рассмотрена Р.Б. Крапивнером ( 1992 ).

Показано, что многие геологические данные ( условия залегания аллох-тонных опоковидных глин, строение, возраст и состав подстилающих и перекрывающих их новейших отложений, кинематические типы и ориентировка мелких дислокаций и пр. ) противоречат предположению о лед-никово-отторженцевой природе палеогеновых глин района с.Самарово. Обосновывается вывод о том, что аномальное гипсометрическое и стратиграфическое положение палеогеновых опоковидных глин обусловлено процессами диапиризма и связано с образованием диапировых шляп. Предлагается схема формирования осложняющих диапировую шляпу приповерхностных дислокаций в районе Самаровского эрозионного останца, включающих мелкие вторичные складки нагнетания, осложненные

разрывными нарушениями разных кинематических типов. Высказывается предположение о сходстве Самаровских дислокаций с Мало-Сосьвинскими и о том, что первые представляют собой пояс диапировых складок общей шириной не менее 5 км и вероятной протяженностью несколько десятков километров, в основной своей части расположенный под поймой Оби и Иртыша. С диапиризмом верхнепалеоценовых опок и опоковидных глин связывается не только аномальное гипсометрическое и стратиграфическое положение этих пород, но иногда и полное выпадение их из разреза в зонах выжимания. Подобные факты рассмотрены на примере Казымской дислокации, выявленной в результате структурного бурения 1955-1957 г.г.

3.5. Проявления диапиризма, обусловленного активной ролью верхнемеловых опоковидных песчаников.

Дислокации, связанные с диапиризмом рассматриваемого типа фиксируются по экзотическим выходам кремнесодержащих верхнемеловых пород, встречающихся на многие сотни метров выше нормального гипсометрического уровня их залегания.

Самый крупный из числа выявленных в Северном Зауралье к настоящему времени выходов верхнего мела обнаружен в бассейне р.Лямин ( Смирнов, 1985 ). Он прослеживается на водораздельной равнине в виде прямолинейной полосы юго-западного направления ( 235-240° ) протяженностью 20-22 км и шириной 2,5 - 5 км.

Верхнемеловые породы по описанию в шлифах представлены кварц-глауконитовыми песчаниками с опаловым цементом, визуально охарактеризованными как крепкие интенсивно трещиноватые и брекчированные опоковидные песчаники. Содержащаяся в них фауна не противоречит отнесению этих пород к сантону, с которым в Северном Зауралье сопоставляется березовская свита. Верхнемеловые породы вскрыты многочисленными шурфами, канавами и скважинами на глубину свыше 20 м. Зачастую все эти отложения экспонированы непосредственно на дневной поверхности, а местами перекрыты маломощным плащом среднечетвертичных ( салехардская свита) песков с гравием и галькой разнообразного состава, среди которых преобладают обломки опоковидных песчаников. Строение Ляминской дислокации иллюстрируется рядом геологических разрезов. Из анализа геологического материала следует, что развитие дислокации началось не позднее конца нижнего - начала позднего миоцена ( время формирования пелымской свиты, в отложениях которой уже отмечаются обломки опоковидных песчаников ). В нормальном залегании кровля березовской свиты в районе Ляминской дислокации находится на глубине -900 м и, следовательно, амплитуда последней составляет примерно такую

же величину. Дислокация резко дисгармонична по отношению к нижележащим слоям, которые по данным сейсморазведки не участвуют в ее строении: углы наклона пластов по отражающему горизонту "Г" ( кровля сеномана) и более глубоким сейсмическим горизонтам не превышают долей градуса. Обосновывается вывод о диапировой природе охарактеризованного выхода верхнемеловых и сопровождающих их палеогеновых пород.

В западной части Сибирских Увалов на Радом-Лыхминском междуречье шурфами и неглубокими скважинами ручного бурения вскрыт субширотный выход дислоцированных верхнемеловых песчаников протяженностью около 600 м и шириной 200 м ( Кузин, Трофимов, 1982 ). Песчаники преимущественно мелкозернистые крепкие опоковидные, сильно раздробленные; их обломки зачастую залегают в песчаном заполнителе. Иногда песчаники разрушены до состояния песков с реликтами первичной породы в виде угловатых фрагментов различных размеров. По внешнему облику и палеонтологическим данным эти отложения отнесены к коньяк-сантону ( березовская свита ). В нормальном стратиграфическим разрезе эти породы в рассматриваемом районе располагаются на глубинах около 900 м и по данным сейсморазведки подстилаются субгоризонтально залегающими меловыми и юрскими пластами. Экзотический выход верхнемеловых пород перекрыт маломощными среднечетвертичными песками ( салехардская свита). Обосновывается вывод о кинематическом сходстве Ляминской и Радом-Лыхминской дислокаций.

Более мелкие выходы верхнемеловых опоковидных песчаников известны в двух пунктах на правом берегу Оби между поселками Октябрьское и Бол. Атлым ( Кузин, Матвеев, 1973 ), а также в районе устья р. Иртыш. Они морфологически сходны с охарактеризованными выше и представляют собой фрагменты диапировых складок амплитудой 800-900 м.

3.6. Дислокации неясного кинематического типа К деформационным структурам неясного кинематического типа на исследованной территории отнесены Люлин-Ворские и Тапсуйская дислокации, расположенные в северо-западной и юго-западной частях исследованной территории.

Люлин-Ворские дислокации отчетливо выражены в рельефе. Они развиты на правобережье р.Северная Сосьва в пределах одноименной возвышенности, максимальная абсолютная высота которой достигает 307,5 м. На северном склоне возвышенности Люлин-Вор выходы эоценовых пород обнаружены при проведении геологических маршрутов, а на южном и западном крыльях этой крупной морфоструктуры палеогеновые породы, кровля которых повышается согласно росту абсолютных отметок

топографической поверхности, были вскрыты скважинами. Кровля опок серовской свиты на северном склоне возвышенности вскрывается на абсолютных отметках до + 130 м, а диатомиты нижнеирбитской подсвиты -до + 180 м и выше. С учетом того, что на прилегающих к Люлин-Вору с севера участках подошва опок вскрыта на абсолютной отметке минус 225 м, амплитуда вертикальных перемещений по кровле серовской свиты составляет не менее 300 м. В южном направлении по данным колонкового бурения зафиксировано пологоволнистое погружение палеогенового цоколя. Вместе с палеогеновыми породами на участке Люлин-Ворских дислокаций деформации претерпевают и плиоцен-четвертичные образования. К сожалению, в районе Люлин-Ворских дислокаций отсутствуют современные сейсмические исследования, поэтому построения по опорным отражающим горизонтам мезозоя носят здесь ориентировочный характер. В связи с этим, происхождение Люлин-Ворской возвышенности, как крупной неотектонической структуры центрального типа, неясно и выводы о динамических условиях ее формирования носят гипотетический характер.

Тапсуйская дислокация расположена на правобережье р.Тапсуй, правого притока р. Сев. Сосьва. В современном рельефе отражена в виде пологой возвышенности северо-западной ориентировки с максимальной абсолютной отметкой поверхности +201 м. Структура представляет собой складку или серию складок северо-западного простирания. Размеры ее ( с полого погружающимися крыльями) составляют 16-20 км по длинной оси и 7-8 км в поперечнике, причем сводовая часть, где верхнеэоценовые тавдинские глины залегают неглубоко или же выведены непосредственно на дневную поверхность, имеет не более 6 км в длину и 4 км в ширину. Наиболее древние отложения, вскрытые бурением в своде или на ее крыльях, представлены глинами тавдинской свиты, которые перекрыты маломощными суглинками мужиноуральской свиты. На флангах складки мощность новейших отложений возрастает. В ее сводовой части пробурена скважина, которая в интервале 6,0-82,0 м пересекла отложения тавдинской свиты и была остановлена в отложениях верхнеирбитской подсвиты на глубине 103 м. Пройденные ниже по рельефу скважины вскрыли отложения верхнеирбитской и тавдинской свит на более низком гипсометрическом уровне. По кинематическому типу Тапсуйская дислокация, скорее всего, является складкой нагнетания (или серией складок нагнетания) верхнепалеоценовых опок, а бурением вскрыта сводовая часть складки поперечного изгиба в отложениях покровного комплекса.

3.7. Предполагаемые динамические условия формирования дислокаций

Образование исследованных приповерхностных дислокаций связывается с действием тектойических сил.

Мало-Атлымские и Хуготские дислокации приурочены к областям пересечения диагональных ( северо-восточных и северо-западных ) разломов фундамента, выраженных линейными зонами градиентов п ( или ) Л Та . Эти разломы или, по крайней мере, часть из них проникают в осадочный чехол. Характерно, что зоны распространения Мало-Атлымских и Хуготских складок вытянуты в северо-восточном направлении субпараллельно одной из систем разломов, с которой они пространственно связаны. Высказывается предположение, что эти разломы в неотектоническую эпоху представляли собой сдвиги, а простирание складок определяется траекториями главных осей регионального поля неотектонических напряжений. Рассмотрена вероятная динамическая схема формирования Мало-Атлымских и Хуготских дислокаций.

Физическая модель формирования Мало-Сосьвинских дислокаций была предложена Р.Б.Крапивнером ( 1997 ) и принята с небольшими уточнениями, касающимися размеров складчатой зоны и ее взаимоотношений с тектоническими структурами доверхнепалеоценового осадочного чехла. В соответствии с этой моделью формирование Мало-Сосьвинских дислокаций связывается с положительными поднятиями "рамы", ограничивающей складчатую дугу. Вследствие этого в зоне "рамы" обособились области выжимания материала активного слоя ( опок), соизмеримые с породившими их тектоническими структурами. На заключительной стадии внутри площади "рамы" пласт опок испытывает продольное сжатие, обусловленное двусторонним поступлением материала из области выжимания. В результате продольного сжатия в активном слое сначала возникает синусоидальная волнистость, а затем - складки нагнетания, которые в конце концов становятся на многих участках диапировыми. Покровный комплекс деформируется пассивно. Самаровские дислокации по стилю деформаций сравниваются с Мало-Сосьвинскими.

Для объяснения динамических условий формирования Радом-Лых-минской, Усть-Иртышской, Тапсуйской, Казымской и Ляминской дислокаций также привлечена физическая модель, предложенная Р.Б.Крапивнером ( 1992). Она предполагает, что над поверхностью вертикального штампа, действующего на подошву активного слоя, обособляется зона выжимания, а на некотором расстоянии, зависящем от упругого сопротивления пород покровного комплекса деформированию, - зачаточная область нагнетания вязкого материала этого слоя.

Предполагаемый механизм образования Люлин-Ворских дислокаций связывается с центростремительным течением материал^ активного слоя (верхнепалеоценовых опок) с окружающих пространств растущего в неотектоническую эпоху Висимского свода к предполагаемому куполовидному поднятию доверхнепалеоценовых слоев, расположенному в центре нЫнешней округлой Люлин-Ворской возвышенности.

4. Новейшая тектоника и размещение месторождений полезных ископаемых

В последние годы в связи с совершенствованием методов геофизических исследований появились материалы, доказывающие существование резких дисгармоничных деформаций в глубоких горизонтах осадочного чехла (вплоть до нижнемеловых И; юрских ). От степени проявления внутричехольной складчатости нагнетания на тех или иных участках зависит объем и сохранность месторождений нефти и газа.

Дисгармоничная складчатость в приповерхностной части осадочного чехла, развивавшаяся в неотектоническую эпоху, более доступна для изучения и может служить моделью процессов образования подобных структур на больших глубинах. Показано, что приповерхностные структуры часто развиваются на склонах и крыльях положительных структур (которые могут содержать залежи углеводородов ). Окаймляя продуктивные поднятия, приповерхностные деформации такого типа служат поисковым признаком обнаружения залежей углеводородов по соседству с зонами их развития.

Непосредственно к участкам исследованных дислокаций приурочены месторождения и проявления сырья для стройиндустрии. Так, аномальным залеганием кремнисто-опаловых пород ( опок, диатомитов, трепелов ), пригодных для изготовления жидкого стекла, пеностеклогранулята, облйцовочных плит, фильтрующих порошков и др., предопределено плановое положение месторождений и проявлений в зоне Мало-Сосьвинских дислокаций. Построены карты размещения месторождений и проявлений этого вида сырья в пределах Мало-Сосьвинских и Люлин-Ворских дислокаций.

С приповерхностными деформациями верхнеэоценовой тавдинской свиты связывается местоположение месторождений и проявлений кирпично-керамзитовых глин ( юго-восточное замыкание Мало-Сосьвинских дислокаций, Тапсуйские и Хуготские дислокации ). В районе Хуготских дислокаций в процессе складчатости нагнетания существенно подняты и на значительных площадях выведены на дневную поверхность пески олигоценовой атлымской свиты, являющиеся стекольным сырьем.

В главе дается также оценка запасов и прогнозных ресурсов по видам полезных ископаемых, определены зоны, перспективные для дальнейшего опоискования. ' ^

Защищаемые положения 4

1. Экзотические -выхо;дь1 • верхнемеловых п палеогеновых ' пород, встречающиеся в Северном Зауралье на сотни метров выше уровня их нормального залегания в осадочном чехле, приуроченьг к апикальным частям складок нагнетания, в том числе диапировых, причём' структурообразующую роль в складчатости могут играть: опоковидные сенон-датскйе песчаники, опоки и опоковидные глины верхнего палеоцена или' бескремнистые глины верхнего эоцена.

2. Складки нагнетания могут быть либо единичными, либо образовывать складчатые зоны; во всех случаях они' сформированы в неотекТонический этап и связаны со штамповыми структурами субстрата "активного слоя" или с разрывными нарушениями осадочного чехла.

3. В тех случаях, когда структурообразующую роль в складчатости играют кремнистые породы, складки нагнетания образуются за счет оттока материала "активного слоя" со сводов медленно растущих штамповых поднятий на их крылья ( одиночные складки ) или в депрессии между соседними поднятиями ( складчатые зоны ); складчатые зоны, образованные нагнетанием бескремнистых глин, связаны с разрывными нарушениями сдвигового типа, смещающими палеогеновые отложения.

4. Новейшие тектонические движения на исследованной площади оказали непосредственное влияние на размещение некоторых видов полезных ископаемых, которое заключается в приуроченности месторождений и проявлений кремнисто-опалового сырья, кирпично-керамзитовых глин и стекольных песков к приповерхностным складкам и складчатым зонам, которые, в свою очередь, нередко окаймляют положительные структуры, продуктивные на нефть и газ.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Глиняные диапиры в районе Малого Атлыма и их генезис. - В кн.: Кайнозойский морфолитогенез Западной Сибири. Тюмень, 1983, с.54-60 ( " Труды Зап.-Сиб. науч.-иеслед. геологоразвед. нефт. ин-та" ). Соавтор: Зайонц И.Л.

2. Геолого-геоморфологическое строение западной части Сибирских Увалов в связи с проблемой их происхождения. - В кн.: Минерагения

кайнозоя Западной Сибири. Тюмень, 1985, с. 43-51 ("Труды Зап.-Сиб.науч.-исслед. геологоразвед. нефт. ин-та"). Соавтор: Зайонц И.Л., Демус С.И.

3. Зона выходов верхнемеловых кремнистых пород на Обь-Ляминском междуречье и некоторые аспекты ее генезиса. - В кн.: Минерагения кайнозоя Западной Сибири. Тюмень, 1985, с. 43-51 ( "Труды Зап.-Сиб. науч.-исслед. геологоразвед. нефт. ин-та").

4. Новейшая тектоника Сосьвинско-Белогорского Приобья и ее роль в размещении месторождений полезных ископаемых. - В кн.: Опалиты Западной Сибири. Тюмень, 1987, с. 84-95 ("Труды Зап.-Сиб. науч.-исслед.геологоразвед. нефт. ин-та" ). Соавтор: Зайонц И. Л., Выдрин С.Я. и др.

5. Надсдвиговая приповерхностная складчатость нагнетания на Севере Западной Сибири. - В кн.: Критерии прогноза минерального в приповерхностных образованиях севера Западной Сибири и Урала. Тюмень, 1991, с. 136-150 ("Труды Зап.-Сиб. науч.-исслед. геологоразвед. нефт. инта" ) Соавтор: Крапивнер Р.Б.

Тираж / соЗаказ № Отпечатано в фотомножитеяьной лаборатории геологического ф-та МГУ.

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Смирнов, Иван Иванович, Москва

fifi

f

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. В. Ломоносова Геологический факультет, кафедра динамической геологии

УДК 551.248.2:553 (571,122)

СМИРНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

НЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДИСЛОКАЦИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗМЕЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ

Специальность 04.00.04. - Геотектоника

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого - Минералогических наук

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Н.И.Николаев

Москва, 1997 год

ОГЛАВЛЕНИЕ:

1. Введение....................................................................................................3-7

2. История изучения новейшей тектоники и ■ приповерхностных дислокаций. Дискуссионные вопросы.....................................................8-43

3. Краткий геологический очерк.........................................................44-79

3.1. Строение фундамента................................................................45-47

3.2. Строение осадочного чехла......................................................48-65

3.3. Основные тектонические структуры осадочного чехла........65-79

4. Характеристика неотектонических дислокаций............................80-231

4.1. Методические приемы изучения дифференцированных неотектонических движений в условиях севера Западной Сибири......80-83

4.2. Нижняя граница неотектонического этапа............................83-87

4.3. Проявления приповерхностной складчатости нагнетания: .88-110

4.3.1. Мало - Атлымские дислокации.........................................88-103

4.3.2. Хуготские дислокации....................................................103-110

4.4. Проявления диапиризма, обусловленного активной ролью кремнистых и кремнисто-глинистых пород: ............................111-163

4.4.1. Мало-Сосьвинские дислокации......................................111-144

4.4.2. Самаровские и Казымская дислокации........................145-163

4.5. Проявления диапиризма, обословленного активной ролью верхнемеловых опоковидных песчаников:.................................164-195

4.5.1. Ляминская дислокация....................................................166-185

4.5.2. Радом-Лыхминская дислокация.....................................185-189

4.5.3. Усть - Иртышская дислокация.......................................190-195

4.6. Дислокации неясного кинематического типа: ......>..........196-210

4.6.1. Люлин-Ворские дислокации.........................................196-204

4.6.2. Тапсуйская дислокация..................................................205-210

4.7. Предполагаемые динамические условия формирования дислокаций................................................................................................211-231

5. Новейшая тектоника и размещение месторождений полезных ископаемых ...........................................................................................232-244

6. Заключение........................................................................................245

7. Список литературы..........................................................................246-255

8. Список рисунков в тексте..............................................................256-261

9. Список таблиц в тексте...................................................................262

1. ВВЕДЕНИЕ

Территория Северного Зауралья в последние годы является ареной интенсивного хозяйственного освоения. Здесь развернуты широкомасштабные геологоразведочные, инженерно-

геологические и гидрогеологические работы, обустраиваются города, поселки и нефтегазовые месторождения, продолжается строительство магистральных трубопроводов и дорог. Наряду с этим, в регионе выявлено широкое распространение приповерхностных деформационных структур, выраженных прежде всего «экзотических» выходах палеогеновых или меловых пород, которые в нормальном стратиграфическом разрезе должны залегать на гораздо более низком ( на сотни метров ) гипсометрическом уровне. По поводу происхождения этих выходов до сих пор нет единого мнения.

Приповерхностный характер дислокаций и их затухание с глубиной служили причиной того, что многими исследователями они относились к экзотектоническим. Полученные автором материалы значительно расширяют представления о закономерностях распространения дислокаций и динамических условиях их формирования. Обоснована неотектоническая природа приповерхностных деформационных структур Северного Зауралья, установлены их связи со структурами более глубоких горизонтов осадочного чехла и фундамента. Показано, что активным слоем в складчатости нагнетания могут быть не только глины тавдинской свиты ( Р2 ^ )> как это считалось ранее, но также опоки и опоковидные глины серовской свиты ( вг ) и «опоковидные» песчаники сенон-датского возраста. Предложена модель, учиты-

вающая динамические условия формирования приповерхностных дислокаций.

Изученные участки проявления дифференцированных неотектонических движений могут быть использованы в качестве эталонных при производстве геологосъемочных, инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических работ на севере Западной Сибири. Использованные методические приемы картирования приповерхностных дислокаций могут найти применение и в других платформенных областях. Установлено влияние новейшей тектоники на формирование и размещение месторождений полезных ископаемых, что позволяет более обоснованно размещать объемы геофизических исследований и бурения при текущем и перспективном планировании геологоразведочных работ. Это способствует оптимизации последних и повышению геолого-экономической эффективности подготовки запасов минерального сырья.

Целью диссертационной работы явилось комплексное изучение строения и кинематических особенностей неотектонических деформационных структур Северного Зауралья, выявление их связи с более глубокими тектоническими структурами осадочного чехла и влияния на размещение месторождений полезных ископаемых.

В основу диссертационной работы положены материалы, полученные при групповой геологической съемке масштаба 1:200000, выполненной производственным объединением «Ханты-мансийскгеофизика» Главтюменьгеологии в 1978-1992 г.г., в которой автор принимал непосредственное участие, а с 1987 по 1992 г.г. осуществлял геологическое руководство работами. В перечень материалов входит детальное описание керна и каротажные

Условные обозначения:

Территория, покрытая групповой геологической съемкой масштаба 1:200000 в 1977-1989 г.г. с разбивкой на топотрапеции масштаба 1:200000 ( работы ПО «Хантыман-сийскгеофизика» Главтюменьгео-логии»

Ключевые и поисково-съемочные участки:

а) отработанные ПО «Хантыман-сийскгеофизика»;

б) отработанные автором в составе названной организации.

Лодочные маршруты:

а) пройденные геологами ПО «Хантымансийскгеофизика»;

б) пройденные автором в составе этой организации

ПРУ1-СП2/) Региональные сейсмические профили методом MOB ОГТ, пройденные ПО «Хантымансийскгеофизика»

Рис.1.1. Карта фактического материала. Ключевые участки, лодочные маршруты, сейсмопрофили. Масштаб 1:2500000.

Условные обозначения: Территория, покрытая групповой геологической съемкой масштаба 1: 200000 в 1977 - 1989 г.г. с разбивкой на топотра-пеции масштаба 1:200000 ( работы ПО «Хантымансийскгео -физика» ).

Скважины колонкового бурения: а) глубиной 10- 50 м;

б) глубиной 50-300 м

Линии геологических разрезов, построенные автором

или при участии автора , к отчетам по результатам групповой геологической съемки масштаба 1:200000

Фрагменты геологических разрезов, приведенные в диссертационной работе и их цифровая индексация.

Рис.1.2. Карта фактического материала. Скважины колонкового бурения и линии геологических разрезов. Масштаб 1:2500000.

диаграммы многих сотен колонковых скважин, разрезы горных выработок и естественных обнажений более чем на 200 ключевых и поисково-оценочных участках, маршрутные исследования, наблюдения в обнажениях, интерпретация результатов профильного электрозондирования, дешифрирования аэрофото- и космо-снимков различных масштабов и др. Использованный фактический материал показан на рис. 1-2 . Помимо этого, для выяснения связи приповерхностных дислокаций со структурами фундамента и осадочного чехла анализировались данные разведочного бурения на нефть и газ, результаты сейсмических исследований, грави-магнитные данные.

Работа выполнялась на кафедре динамической геологии Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Н.И.Николаева, которому автор приносит глубокую и искреннюю благодарность. Выполнению работы в значительной мере способствовали контакты со специалистами ЗапСибНИГНИ, ВНИГРИ, Гидропроекта, «Союзморинжгеологии» и других организаций - П.П.Генераловым, Р.Б.Крапивнером, С.Г. Кузменковым, И.Л.Зайонцем, И.Л.Кузиным и др.

Автор приносит благодарность своим товарищам по многолетней работе С.Я.Выдрину, В.И.Кудрину, А.А.Трумпе, П.Е.Бра-гину и др., в тесном контакте и творческой полемике с которыми формировались взгляды автора и создавалась эта работа.

Диссертация состоит из Введения, 4 глав, Заключения, содержит 80 рисунков, таблиц 5 и список литературы из 129 наименований. Общий объем работы 262 стр.

2. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ НОВЕЙШЕЙ ТЕКТОНИКИ И ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ДИСЛОКАЦИЙ. ДИСКУССИОННЫЕ ВОПРОСЫ.

Развитие представлений о новейшей тектонике Западной Сибири берет свое начало в конце прошлого века с работ Н.К.Высоцкого ( 1896 ). При этом, основное внимание уделялось общим движениям, охватывающим значительные площади и влиявшим на процессы осадконакопления или приводившим к возникновению крупных неотектонических структур. Известные в регионе напряженные приповерхностные дислокации мезозойских, палеогеновых и, иногда, четвертичных отложений долгое время не привлекались к рассмотрению, оставаясь объектом разнообразных экзотек-тонических гипотез.

До середины нашего столетия в литературе господствовало мнение о тектоническом спокойствии Западной Сибири в кайнозое. Эти взгляды нашли отражение в работах Н.С.Шатского ( 1932)? М.А. Усова ( 1936 ), Я.С. Эдельштейна ( 1936 ) и ряда других исследователей. Так, А.Д.Архангельский ( 1932 ), изучавший бассейны рек Пышмы, Исети и Ирбита, пришел к выводу, что в пределах равнины «тектонические процессы, по-видимому, совершенно не коснулись слоев той толщи, которая залегает над рэтом, так как все эти слои залегают нормально и имеют очень пологое падение по направлению к востоку». Уже в 30-х годах, в противовес указанным взглядам выдвигается идея об активных тектонических движениях в Западной Сибири в новейшее время. Один из сторонников этой идеи Л.А.Варданянц (1931) считал, что в пределах плиты активно проявились не только тектониче-

ские деформации более древнего времени, но и четвертичные, среди которых он выделил три орогенных фазы: 1) гюнц-миндельскую; 2) миндель-рисскую; 3) рисс-вюрмскую.

Л.А.Варданянц полагал также, что кроме перечисленных выше, имела место еще одна «орогеническая фаза» - на границе нижнего и среднего плиоцена. По мнению другого исследователя, В.Г.Васильева ( 1937 ), в Западной Сибири, наряду с юрским складкообразованием, проявилось еще и послемиоценовое.

Н.П.Туаевым ( 1941 ) на примере дислокаций приповерхностных отложений был сделан вывод о том, что «все перечисленные данные по тектонике доказывают несостоятельность мнения большинства исследователей о ненарушенности мезозойских и кайнозойских отложений Западно-Сибирской равнины процессами тектогенеза. Совокупность имеющегося геологического материала позволяет констатировать здесь наличие стратиграфических несогласий, что обуславливается проявлением альпийского тектогенеза».

С начала пятидесятых годов нашего столетия и по настоящее время развитию представлений о новейшей тектонике Западной Сибири в значительной мере способствует бурное освоение этого региона и планомерный охват его разнонаправленными геологическими исследованиями. Количество работ, затрагивающих вопросы новейшей тектоники и приповерхностных дислокаций в Западной Сибири или в отдельных районах низменности, весьма обширно. Приведем лишь те, которые касаются Северного Зауралья и сопредельных территорий: Андреев, 1960а.б; Астахов, 1986, АБгакЬоу е1.а1, 1996; Брагин, 1983, 1985, 1986; Варламов,1969 а.б; Генералов, 1980, 1981а,б, 1982а,б, 1983м, 1987 а.б; Зайонц, 1985, 1987; Захаров, 1965, 1968а,1970; Крапивнер,

1969, 1978,1979, 1986, 1990, 1992а,б; Кузин, 1960, 1973а,б, 197% 1982аб, 1987; Ли, Кравченко, 1959; Лунгерсгаузен, 1955; Мизинов, 1967; Наливкин, 1960; Николаев, 1962; Рудкевич, 1970а,б, 1972,1974; Смирнов, 1983, 1985, 1989$,1991; Флоренсов, Варламов, 1981 и др.

Перечисленные работы отражают пеструю гамму взглядов на новейшее тектоническое развитие рассматриваемого региона и отдельных деформационных структур на его территории.

В начале пятидесятых годов западная ( Приуральская ) часть Западно-Сибирской низменности была охвачена аэромагнитными исследованиями и геологической съемкой масштаба 1:1000000, проведенной Всесоюзным аэрогеологическим трестом под общим руководством Г.Ф.Лунгерсгаузена. При выполнении этих работ предпринимались серьезные усилия для выявления характера новейших тектонических движений и их отражения в современном рельефе территории. Проведенными исследованиями установлено, что « одни участки низменности испытывают заметное опускание, другие интенсивно поднимаются, на третьих наблюдается смена недавних поднятий опусканиями, в связи с чем здесь распространены своеобразные реликтовые ландшафты, наблюдается общая «трансгрессия болот» и явление «затапливания» эрозионной сети предшествующей эпохи поднятия. Наконец, на четвертых участках мы сталкиваемся со сменой опусканий поднятиями. Отличительной особенностью этих участков является архаичная озерно-болотная гидрографическая сеть, представляющая реликтовый элемент в современном ландшафте...» ( Лунгерсгаузен, 1955, с. 53 ). К числу новейших поднятий, Г.Ф. Лунгерсгаузеном отнесена возвышенность Люлин-Вор, которая, по мнению этого исследователя, «четко определилась

лишь в эпоху оледенения, вызвав отклонение движения льдов от их нормального направления... Наконец, в настоящее время северная оконечность Люлин-Вора интенсивно поднимается. Геологическая история Люлин-Ворской возвышенности может служить примером сложных колебательных движений, типичных для отдельных участков Западной Сибири» ( с. 53-54). Следует отметить также вывод Г.Ф. Лунгерсгаузена о том, что долина р.Северной Сосьвы, огибая Люлин-Вор, приобретает антецедентный характер. Происхождение параллельно-грядового рельефа в Северном Зауралье Лунгерсгаузен связывал с «совокупным влиянием ледниковой эрозии, аккумуляции и вымораживания грунта у активного края ледяной глыбы», отмечая, что система « правильно расположенных параллельных ложбин и грив» является «совершенно своеобразной, но еще мало изученной особенностью рельефа гляциальной области» ( с.62 ). Интересны выводы Г.Ф.Лунгерсгаузена и о новейшей истории Кондинской низины (полесья). Он считает современное, относительно резкое погружение бассейна Конды не связанным с «существенным изменением эпейрогенического режима ( переход от поднятия или стационарного состояния к опусканию ). Режим участка мог сохраниться почти неизменным. Однако резко изменилось соотношение этого участка с примыкающими с севера районами, особенно Люлин-Вором...» ( с.64 ).

В конце пятидесятых годов выходят в свет две работы, посвященные Мало-Атлымским дислокациям на правом берегу р.Оби ( Ли, Кравченко, 1959; Наливкин, 1960 ). В первой из них приводятся факты дислоцированности пород на глубину до 310 м, тогда как ниже породы практически не нарушены, в следствие чего связь Мало-Атлымских дислокаций с тектоническими движения-

ми отрицается. По мнению П.Ф.Ли и Л.М.Кравченко, названные дислокации, вероятнее всего, обусловлены глициотектоническими процессами. В другой работе дается довольно детальное описание морфологии Мало-Атлымских складок, осложняющей их микроскладчатости, разрывных нарушений, глиняных клиньев, внедряющихся снизу в толщу олигоценовых песков, и других особенностей деформированной толщи олигоценовых отложений. В отличие от П.Ф.Ли и Л.М.Кравченко, В.Д.Наливкин воздерживается от однозначных утверждений о генезисе Мало-Атлымских дислокаций, считая, что «причины, вызвавшие эту деформацию, еще достоверно не установлены. Ими могут явиться вес материкового льда или вышележащих осадков, возможно, мерзлотные процессы. Нельзя исключить и проявление тектонических процессов и других, которых мы еще не знаем» (Наливкин, 1960, с.265 ). Вместе с тем, В.Д.Наливкин, как и предыдущие авторы, считает, что складки зародились в толще тавдинских ( чеганских ) глин, фактически относя их к кинематической категории складок нагнетания. В названной работе Мало-Атлымские складки впервые объединены в единую морфокинематическую группу с другими дислокациями верхних слоев мезо-кайнозойского осадочного чехла Западно-Сибирской плиты. Приведен перечень известных на то время

разреза

дислокаций, наиболее древними членами^которых являются кремнистые песчаники и опоковидные глины верхнего мела, опоки и опоко-видные глины эоцена, глины тавдинской ( чеганской ) свиты. Сделан вывод об их сходстве с мелкими складками на Русско�