Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов: тектонофизический и флюидодинамический аспекты (в связи с нефтегазоносностью) (стр. 1 из 4)

Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов: тектонофизический и флюидодинамический аспекты (в связи с нефтегазоносностью)

Тимурзиев Ахмет Иссакович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Структурно-кинематические парагенезы и модели зон сдвигания

Общепринятые представления о господстве в земной коре условий сжатия или растяжения в комбинации со сдвигом противопоставляются друг другу и рассматриваются в контексте различных геодинамических условий структурообразования. Крайнюю форму противопоставления условий структурообразования мы находим в классификации режимов транспрессии и транстенсии при формировании сдвигов. В работе показаны несоответствия кинематики <цветковых моделей> транспрессии и транстенсии реальным трехмерным моделям зон сдвигания. В связи с чем существующие представления о напряженно-деформированном состоянии земной коры и структурных парагенезах зон сдвигания, восходящие к временам плоского (двухмерного) геологического мышления, являются неполными и требуют очевидного пересмотра. Основной тезис, постулируемый в работе, сводится к утверждению одновременности проявления на этапах структурообразования объемного неравномерно-напряженного состояния, запечатленного в трех типах деформаций неразделенной пространством геосреды (сжатие-растяжение-сдвиг) во взаимно ортогональных сечениях структур.

Кинематические несоответствия цветковых структур. Изучение смещений поверхности, связанных с крупными землетрясениями в Новой Зеландии, Японии, Калифорнии привело к созданию учения о разломах со смещением по простиранию (A.Sylvester, 1988). Эволюция Вегенеровской концепции дрейфа континентов в теорию мобилизма во многом обязана учению о трансформных разломах (J.Wilson, 1970), обосновавшему возможность масштабных перемещений литосферных плит. Классификация сдвигов (N.Woodcock, 1986) их геометрические, кинематические и динамические характеристики были оформлены на основе изучения горизонтальных сдвигов в обнажениях складчатых поясов. Как отмечал сам A.Sylvester, многие концепции и вопросы, касающиеся сдвигов, выведены из результатов исследований разлома San Andreas.

Главное ограничение, накладываемое на результаты этих исследований, состоит в том, что изучались препарированные эрозией разрезы, демонстрирующие отдельные фрагменты двумерных структурных парагенезов зон сдвигания. Эти ранние модели не могли учесть все сложные связи складчато-разрывных структур в их объемном взаимоотношении. В соответствии с этим A.Sylvester (1988) формулирует несколько фундаментальных вопросов, которые остаются малопонятными, включая природу образования кулисных складок и их связи с процессом образования сдвигов.

Нами при рассмотрении моделей <цветковых структур> по M.Naylor at al. (1986), A.Sylvester (1988) и др. обнаружены явные несоответствия кинематическим условиям строения природных сдвиговых зон, равно как несоответствия между моделями разных авторов и моделями одного автора в разные годы (рис.3.1). Приведем наиболее очевидные несоответствия (<кинематические ребусы>) из встреченных нами графических иллюстраций <цветковых структур> зон сдвигания и их связи с процессом образования сдвигов:

1) неверная кинематика сдвигов (на рис.3.1-1, 3.1-2 и рис.3.1-5 правые сдвиги показаны как левые; на рис.3.1-4 кинематика уже правая);

2) кулисы имеющие <винтообразные> плоскости пересекают ось сдвига без разрыва сплошности кулис (в природе кулисы одного крыла структуры не пересекают осевую поверхность и не переходят в соседний блок);

3) при встречном смещении смежных блоков кулисы скользят по плоскости разрыва как по рельсам и скручиваются (не разрываются и не смещаются);

4) для отдельной кулисы углы падения изменяются от нуля (относительно вертикали) в центре кулис (линия пересечения с осью сдвига) до максимальных величин на окончаниях кулис (в природе нулевому углу падения плоскости кулис отвечает линия выклинивания кулис над вертикальной проекцией плоскости сдвига);

5) в <цветковых моделях> кулисы не выклиниваются в шовной зоне сдвига;

6) несоответствие кинематики моделей A.Sylvester (левый сдвиг) и K.Kwolek (правый сдвиг) при их морфологической идентичности;

7) наличие антиформ внутри цветка транстенсии и синформ внутри цветка транспрессии, в то время как для цветковых структур характерны обратные соотношения.

Обнаруженные нами несоответствия в модели Риделя распространяется на набор и соотношения структурных парагенезов природных зон сдвигания. Это относится как к фактам не выраженности риделевских (R и R') сколов, P и L-сколов, так и несоответствия ориентировки кулис складок F простиранию оси максимального сжатия. В отличие от модели Риделя в природе простирание приразломных пликативных складок поперечно вектору максимальных касательных напряжений τmax. Другие несоответствия приводятся ниже при иллюстрации новой кинематической модели сдвига.

Новая кинематическая модель СГС. Как основной структурный объект, являющийся предметом изучения, СГС имеют черты морфологического подобия с цветковыми структурами, однако, термин СГС много более емкий по форме и по содержанию. Сопоставительный анализ показывает, что постановка вопроса о формировании структур в условиях транспрессии или транстенсии некорректна: <тюльпан> и <пальма> - кинематические парагенезы зон сдвигания и раздельно не существуют. В условиях выраженных структурных форм, сформированных сдвигами, в различных сечениях чехла осадочного бассейна находят отражение структурные парагенезы и индикаторы условий сжатия, растяжения и сдвига одновременно. Выраженность или невыраженность признаков проявления этих кинематических условий нагружения определяется выбором сечения для наблюдения, относительной деформированностью структуры, масштабом и мерностью (2-х или 3-х) наблюдений.

На фактическом материале выводы эти находят подтверждение. На рис.3.2 демонстрируется новая кинематическая модель СГС. Показаны реальные сейсмические профили 3Д по Еты-Пуровскому валу в 5-ти критических сечениях, отражающих различный стиль деформаций и одновременное проявление всех известных структурно-кинематических парагенезов СГС. Сечения 1-1 и 2-2 отражают господствующие на своде структуры условия горизонтального сдвига в вертикальной плоскости (ось τmax), встречного на разных крыльях складки, сечение 3-3 - меридионального сжатия (ось σmax), сечение 4-4 - широтного растяжения (ось σmin). Сечение 5-5 - демонстрирует чередование условий сжатия (горсты) и растяжения (грабены) в шовной зоне сдвига. В сечениях 1-1 и 2-2 происходят одновременно внутрислойные сдвиги (горизонтальный сдвиг в горизонтальной плоскости), приводящие к пластическому нагнетанию пород и сдваиванию разреза (рис.3.3).

Особенностью СГС является наличие сбросов на своде поднятия (4-4), в то время как положительные цветковые структуры (Positive Palm Tree, Transpression) формируются на взбросах. И наоборот, сечение 3-3 демонстрирует наличие взбросов на фоне локального прогиба, в то время как отрицательные цветковые структуры (Negative Tulip Structure, Transpression) формируются на сбросах. Для обоих типов цветковых структур (транспрессии и транстенсии) характерно схождение оперяющих разломов к фундаменту и раскрытие <цветков> вверх. Для СГС сечения сжатия (3-3) и растяжения (4-4) имеют противоположные направления схождения разломов: в первом случае раскрытие <цветков> происходит вниз (<клин> вверх), во втором - раскрытие <цветков> происходит вверх (<клин> вниз). Важной особенностью СГС является наличие на своде поднятия внутри грабен-прогиба (сечение 4-4) антиформ, а внутри горст-поднятия (сечение 3-3) синформ, в отличие от противоположных им по знаку форм в моделях цветковых структур (Pull Apart Basins и Push Up Ridges). Для СГС движение пород внутри <клина>, определяющее кинематику разломов, происходит в сторону сужения <клина>, в моделях цветковых структур такое строение характерно только для режима транстенсии.

Как видим, модели транспрессии и транстенсии не строго отвечают трехмерным моделям строения природных геологических структур осадочных бассейнов. Примеры изучения СГС по данным сейсморазведки 3Д свидетельствуют о формировании их в условиях чистого сдвига при одновременной реализации в каждой точке структуры обстановок сжатия и растяжения во взаимно ортогональных сечениях. Показанные несоответствия кинематики зон сдвигания позволяют утверждать, что <цветковые модели> нуждаются в пересмотре. Важность этого вывода обусловлена тем, что безоговорочное принятие кинематических моделей транспрессии и транстенсии приняло <вселенский> масштаб и на их основе сегодня объясняются закономерности структурообразования складчатых поясов и кратонов, рифтовых и покровно-надвиговых структур земной коры (J.Wilson, 1970; N.Woodcock, 1986; Ю.А.Морозов, 2004 и др.). Это учение широко используется для объяснения строения и формирования осадочных бассейнов (M.Naylor at al., 1986; A.Sylvester, 1988; Ю.Г.Леонов, Ю.А.Волож и др., 2004). Налицо тенденция упрощения и сведения всего многообразия геотектонических обстановок структурообразования, связанных с рифтовым, надвиговым и сдвиговым типами напряженно-деформированного состояния земной коры, к геомеханическим моделям транспрессии и транстенсии, как единственным и универсальным механизмам структурообразования.

О внутрислойном горизонтальном сдвиге кинематической модели СГС. В модели строения СГС роль фундамента не ограничивается локализацией плоскости горизонтальных сдвигов в вертикальном сечении. Будучи границей раздела физических свойств <жесткого> основания и <пластичного> чехла, поверхность фундамента является границей тектонического срыва, по которой тангенциальные напряжения в горизонтальной плоскости реализуются в деформациях пластического течения, послойного шарьирования и сдваивания разреза за счет черепичного перекрытия разорванных пластов в интервале вспарывания чехла оперяющими кулисами сдвигов фундамента.