РЕПИН АЛЕКСЕЙ ГИГОРЬЕВИЧ : О кайнозойской рифтовой системе на севере Западной Сибири

СОВЕТСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

12/1988

В сложившихся к настоящему времени представлениях об эволюции Западно-Сибирской плиты важное место отводится позднепалеозойскому—раннемезозойскому рифтогенезу. Широко известны работы В. С. Суркова, П. К. Куликова, Ю. Т. Афанасьева, В. С: Бочкарева, М. Я. Рудкевича, Б. В. Гусева и др. Общепризнано, что рифтогенезом была охвачена вся Западная Сибирь; он оставил следы в виде разветвленной системы грабенов, погребенной толщей мезозойских и кайнозойских осадков.

По результатам дешифрирования космических снимков (КС) мы сделали вывод о существовании в пределах описываемого региона системы современных грабенов. Похожие идеи высказывали и другие исследователи — Л. К. Зятькова (1983 г.), Л. И. Соловьева (1981 г.) и др. Геолого-геофизнческне данные многих авторов также дают основания для выделения молодых рифтов, в первую очередь, на севере Западной Сибири.

Проанализируем имеющиеся у нас сведения об этом регионе с точки зрения современных представлений о понятии «рифт» [4, 6, 9 и др.].

Геоморфологические признаки рифтовых зон традиционно считаются одними из основных. При анализе мелкомасштабных материалов, дистанционного зондирования, разнообразных карт и схем четко выявляются крупные линейные ложбины (акватории Обской, Гыданской, Байдарацкой губ, Енисейского залива, участки долин Оби, Надыма, Таза и т. д.). Их морфология чрезвычайно схожа с обликом многих современных «классических» грабенов (Красного моря и др.) (рис. 1, 2). Эти отрицательные формы рельефа имеют параллельные (субпараллельные) борта, отдельные отрезки которых четко прямолинейны и могут рассматриваться как линеаменты. Ширина ложбин — 20-50 км, длина — в 4-20 раз больше. Это полностью соответствует приведенному в работе [6] порядку плановых размеров рифтовых грабенов и факту «исключительной линейности» (по [4]). Генеральные направления крупных участков впадин подчиняются закономерности, отмеченной Е. Е. Милановским (1983 г.): они имеют северо- и юго-восточную, широтную и меридиональную ориентировку. Отдельные, относительно небольшие участки впадин образуют коленообразные сочленения. В северной части региона их девять с углами 55—60°. В двух тройных сочленениях стыковка происходит под углом 120°, одно характеризуется углами 55°, 95°, 210°. Эти сведения хорошо согласуются с данными по известным рифтам, а также совпадают с результатами моделирования пластичных разрывов литосферы [7, 8].

Дизъюнктивная природа линеаментов грабенообразных понижений, выделенных на основании результатов дешифрирования, в значительной степени подтверждается и «традиционными» методами. В районе Байдарацкой губы разломы, контролирующие ее борта, выявляются по геологическим и геофизическим данным многими авторами (Карта разломов территории СССР..., 1978 г. и др.). Разрывные нарушения Ямал-Гыдан-Тазовской зоны показаны в материалах исследований ВНИГРИ 60—70-х годов. Многие линеаменты совпадают с разрывными нарушениями, закартированными в ходе геологосъемочных работ (А. С. Лавров и др., 1983 г.). Часть их присутствует на Космогеологической карте линейных и кольцевых структур территории СССР (1979 г.). Профиль ГСЗ Воркута—Норильск пересек в районе Обской губы слабонаклонный разлом, достигающий верхней мантии.

Рис. I. Северная часть Западной Сибири (фрагмент-космического снимка с ИСЗ Метеор-28)

Субширотный профиль ГСЗ зафиксировал подобное разрывное нарушение у северной оконечности Тазовского полуострова [3]. Енисейский залив рассматривается рядом исследователей как молодой асимметричный рифт (В. И. Астахов и др., 1978 г.). Некоторые источники указывают на существование разрывных нарушений, к которым приурочены долины рек Обь, Надым, Таз, Мессояха и др.

Утонение земной коры, наличие мантийной подушки — важнейший признак рифтовых зон [4, .6, 9]. ГСЗ показало, что в северной части Западной Сибири наблюдается, повышение поверхности Мохо до 37 км [3]. В пространственной интерпретации материалов ГСЗ отмечаются расхождения. Одни авторы считают данное повышение ответвлением крупного мантийного выступа в центральной части плиты [2]. Другие, используя эти и дополнительные материалы, показывают в районе полуостровов Ямал и Гыданский обособленный участок утонения земной коры [5]. Так или иначе, упомянутые грабенообразные понижения приурочены к мантийному выступу, превышающему их по площади в несколько раз.

Данные по тепловому режиму позволили У. И.Моисеенко и

Белогорская, 20 — Сосьвинско-Обская. 21 — Тобол-Иртышская. 22 — Ляпннскнй, 23 — Антипаютии-ская

1Рис. 2. Карта-схема линеамеитов Западной Сибири: линсаменты. соответствующие разрывам: / — крупные межблоковые. 2—мелкие, 3 — с неясной иерархией, ■4 — сбросы, 5 — сдвиги, 6 — участки активного блокового контакта (а — с узким, б — с широким участком влияния на поверхности); 7 —грабены, 8 — взброс; зоны и разломы: 1 — Ямал-Гыдан-Таэовская, 2 — Байдарацкая, 3 — Гыданская, 4 — Северо-Енисей- Аганская, ская, 5 —Надымская. 6 —Тазовская, 7 —Северо-Об-ская. 8 — Мессояхская. 9—Енисейская, 10 — Пурская. 11 — Сибирскоувальский. 12— Часельскнй. 13—На-дым-Пурский, 14"— Вахская, 15 — Аганская, 16 — Среднеобская, 17 —Тромъеганский, 18 — Кондинский. 19— Белогорская, 20 — Сосьвинско-Обская. 21 — Тобол-Иртышская. 22 — Ляпннскнй, 23 — Антипаютии-ская

А. А. Смыслову (1983 г.) охарактеризовать район, прилегающий к Ямал-Гыдан-Та-зовской зоне как «региональную тепловую аномалию». Здесь наблюдается высокий тепловой поток (66-—-74 мВт/м²); значительна его латеральная пестрота. Температуры на поверхности Мохо колеблются в пределах 670—1100 °С, геотермический ; градиент —25—70 градусов С/1000 м. Эти факты, а также характер распределения температур на разных глубинах дают основание для утверждения, что здесь есть условия для плавления базальтового слоя на глубинах 28—38 км и возможно существование конвективных ячеек — магматических очагов расплава [10].

У. И. Моисеенко и А. А. Смыслов относят северную часть Западной Сибири к областям с нестационарным режимом разогрева. Среди регионов подобного рода они выделяют: а) режимы с эволюционным накоплением тепла; б) с конвективным привносом глубинного (мантийного) тепла по зонам раздвигов и другим дизъюнктивам. При описании. севера плиты они относят его то к первому, то ко второму, то к смешанному подтипу регионов. Однако приводимые характеристики теплового режима всей территории СССР показывают, что условия в районе Ямал-Гыдан-Тазовской, Байдарацкой и других зон весьма схожи с наблюдаемыми в орогенах Средней Азии, Байкальском рифте и т.п. Поэтому отнесение севера плиты к молодым геодинамическим системам новейшей (кайнозойской) активизации [10], на наш взгляд, справедливо и актуально.

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что многие особенности строения описываемого региона отвечают современным представлениям, вкладываемым в содержание понятия «рифт». Другие имеющиеся геологические и геофизические материалы не противоречат этому.

Многие исследователи отмечают, что в кайнозое тектоническая деятельность составила заметные следы в северной половине Западно-Сибирской плиты. И. И. Нестеров (1976 г.) с соавторами относит формирование ловушек крупных и гигантских месторождений газа к неоген-четвертичному времени. Здесь находится большинство структур, активно развивавшихся в послесеноманское время (И. Л. Кузин, 1962 г.); этот район является зоной активных региональных неотектонических перестроек (А. Л. Наумов и др., 1983) г.

Такие сведения представляются нам крайне важными для обоснования представлений о кайнозойском рифтогенезе. Подобный процесс должен был отразиться в тектонических движениях на обширной территории, оставить следы в геолого-структурных объектах (в первую очередь — в разрывных нарушениях).

По данным дешифрирования КС в пределах Западной Сибири выделяется большое число разнообразных линеаментов (см. рис. 2). В зависимости от протяженности, выраженности в рельефе и от подтверждения другими материалами (А. Г. Репин,. 1985 г.), среди них выделены линеаменты, соответствующие разрывам: а) крупным межблоковым, б) мелким,, в) с неясной иерархией.

Существование многих из них доказывается данными ряда авторов

(межблоковые— практически всеми). В та же время, построенная схема

(см. рис. 2) в значительной степени отличается от

имеющихся карт. Это объясняется несколькими причинами.

Важнейшая из них — подход конкретного исследователя к

выделению разрывных нарушений: большинство пыталось

выявить разломы по геофизическим данным, фиксирующим

латеральные изменения по крайней мере в пределах фундамента.

Выделенные нами линеаменты отражают дизъюнкти-вы,

заложившиеся, либо активизированные, в последние

периоды геологического времени (неотектонические разломы).

Вопрос о движениях по разломам в пределах Западно-Сибирской плиты рассматривался некоторыми специалистами. Например, П. П. Генералов считает, что большую роль в становлении структуры фундамента и чехла плиты играли горизонтальные движения как в новейший, так и более ранние этапы развития [1]. Анализируя КС и составленные по результатам; дешифрирования схемы, мы пришли к такому же мнению. Следы горизонтальных движений проявляются во взаимоотношениях: а) линеаментов и отдельных маркирующих объектов местности, б) уже выделенных разрывов.

Согласно результатам интерпретации, среди крупных (мёжблоковых) разрывов выделяются сбросы (в подавляющем большинстве приуроченные к грабенам), сдвиги, линейные участки активного блокового контакта (зоны столкновений), один взброс (см. рис. 2).

Крупные разломы с признаками смещения разбивают всю территорию плиты на блоки, размеры которых в плане — десятки—

Рис. 3. Схема неотектонических блоков: 1 — межблоковые разломы и зоны разломов; 2 — разломы с неясной иерархией; 3 — предполагаемые составляющие направлений смещения в прирпзломных участках: 4 — общее направление смещения блока; блоки: / — Ямальский, // — Гыданский, /// — Та-

зовскнй, /V — Енисейский, V —Пур-ТазовскиЙ, VI — Часельский, VII — Полуй-Пякупурский, VIII — Березовский, IX — Кондинский, X — Салымскнй. XI — Ляминский, XII — Сургутский. XIII — Нижневартовский

первые сотни километров (рис. 3). Взаимоотношения разрывных нарушений, контролирующих конкретные блоки, практически всегда можно охарактеризовать предложенным в работах А. 'И. Суворова термином «динамопары». Например, если с одной стороны блока наблюдается сброс, приуроченный к участку растяжения, то с противоположной — разрыв с признаками активного контакта (столкновения). На этом основана наша попытка реконструкции перемещения блоков на новейших этапах геологического времени.

В северной части плиты выделяется 13 блоков, образующих сложно построенную динамическую систему (см. рис. 3). Отдельные движения внутри нее взаимосвязаны (согласно расположению динамопар). Хорошо согласуются с данными по активности этой системы основные черты рельефа Западной Сибири. Происхождение ряда пликативных структур осадочного чехла может быть объяснено деятельностью системы.

Ямальский блок (I, рис. 3) с юга, востока и юго-запада отделен сбросами Ямал-Гыдан-Тазовского и Байдарацкого грабенов. Северной у северо-западной его границами служат, разрывные нарушения, иерархия и динамическая активность которых неясны (возможно Ямал — это часть структур шельфа Карского моря). Полуостров разбит густой сетью разломов низких порядков.

Плановая форма п-ва Ямал сходна с образцом модельной литосферы (в виде пластины), подвергнутым растяжению [8]. Предполагаемое направление растяжения близко к северному. Разрывное нарушение северо-западной ориентировки, секущее Ямал под углом 60° к его длинной оси, и прилегающая к нему узкая полоса являются своеобразной «шейкой» — зоной локализации деформаций, в которой они имеют специфический сдвиговый характер [8]. Именно к ней приурочен Нурминский мегавал. В этой связи разрывные нарушения, трассируемые по восточному берегу полуострова представляют собой сдвиго-сбросы.

Гыданский блок (II) ограничен с запада грабенами Обской губы, с востока — Северо-Енисейским грабеном. На юге он отделен от своего соседа четко отмечающейся на КС Мессояхской зоной глубоких разломов,— межблоковой и для структур фундамента (В. С. Сурков, О. Г. Жеро, 1981 г.). Северные границы его неясны. Здесь блок рассечен относительно небольшим Гыданским грабеном (в современном рельефе — это Гыданская губа, северная часть долины р. Юрибей). Внутри блока также прослеживается мощная система разрывов северо-восточной ориентировки — Антипаютинская зона, являющаяся третьей составляющей к коленообразному сочленению Тазовской губы (см. рис. 2).

Вопрос об общем направлении горизонтального перемещения блока проблематичен. Особенности его строения отражают, вероятно, условия растяжения по нескольким направлениям.

Тазовский блок (III) с севера, северо-востока, северо-запада, юго-запада обрамлен грабенами Ямал-Гыдан-Тазовской и Надымской зон. Его восточная граница (Пурский разлом) имеет признаки молодого сдвига (правостороннее смещение Сибирских Увалов, отражающееся и в фундаменте), южная— Надым-Пурский линеамент. Общее направление его перемещения неясно. По-видимому, значительная активность на границах блока явилась причиной формирования специфических крупных структур .осадочного чехла.

Енисейский блок (IV) отделен с севера Мессояхской зоной. Его восточная граница — линеамент из системы Енисейских грабенов, южная — неясна. На западе он примыкает к сложно построенному Тазовскому грабену. Вероятно, что Енисейский блок занимал фиксированное положение в кайнозое, испытывая при этом небольшое сжатие с запада и востока.

Пур-Тазовский блок (V) имеет относительно небольшие размеры. С севера и востока он контролируется разломами Тазовского грабена. Его южной границей служит разрывное нарушение, к которому приурочен северный отрезок долины р. Часельки, западной— Пурский разлом. Учитывая его сдвиговый характер и раздвиг в северной части Тазовского грабена, следует признать южное направление движения блока. При этом он был несколько вытянут на юг и сжат с запада и востока.

Часельский блок (VI) примыкает к Пур-Тазовскому с юга. С запада он также отделяется Пурским разломом, с юга — отрезком Сибирскоувальского линеамента. Блок смещен в южном направлении. Его южная граница с Енисейским блоком не совсем ясна.

Полуй-Пякупурский блок (VII) расположен в центральной части региона и имеет сложную форму. Возможно, что он не является единым неотектоническим образованием. С севера он примыкает к Ямал-Гыдан-Тазовской и Надымской зоне, Надым-Пурскому разлому, с запада — к Северообскому грабену. С востока его ограничивает Пурский разлом, с юга — Си-бирскоувальский. Учитывая значительные раздвиги на северной оконечности блока, необходимо предположить его небольшое продвижение на-юг, где в результате столкновения его краевой части сформировались Сибирские Увалы.

Березовский блок (VIII) с запада и юго-запада контролируется дугообразным Ляпинским линеаментом, разделяющим в своей северной части Приполярный и Полярный Урал и имеющим в этом районе признаки правостороннего сдвига. На востоке он примыкает к Северообскому грабену. Южной его границей служит отрезок трансрегионального Кондинского разлома; северная — неясна; по-видимому, в него необходимо включить (как подчиненную единицу) структуру Полярного Урала. Специфическая плановая форма Северообской зоны могла сформироваться только в случае смещения блока на юг, что подтверждается сдвиговым характером Ляпинского разлома.

Кондинский блок (IX) примыкает к Березовскому с юго-востока, на востоке их разделяет отрезок Сосьвинско-Обской зоны. Южная оконечность контролируется участком Кондинского разлома, восточная — северным отрезком Тобол-Иртышского грабена. Сдвиговая природа последнего выражена в смещении долины р. Иртыш, структур северной части Урало-Казахского прогиба. С севера блок ограничен серией Белогорских линеаментов, которые служат проявлением на поверхности взброса в районе Белогорского материка (по В. Б. Полкановой). Учитывая это,_общее направление смещения' блока определяется как близкое к восточному.

Северная часть Тобол-Иртышской зоны — это западная граница Салымского блока (Х). Он имеет форму поставленного на. вершину треугольника, размеры его относительно невелики. Южная часть блока контролирует участок Кондинского разлома. С севера примыкает к Среднеобскому грабену. В соответствии со сдвигом по Кондин-скому дизъюнктиву необходимо признать северо-восточное смещение блока. Можно сделать предположение о коллизионной природе Среднеобского грабена. Кроме того, в его образовании явно участвовала сдвиговая составляющая.

Севернее расположен Ляминский•блок (XI). С востока (северо-востока)•его обрамляет Тромъеганский линеамент. Западная граница неясна: возможно, он частично или целиком включает в себя взброшенную структуру Белогорского материка. Между данным и Полуй-Пякупурским блоками — отрезок Сибирскоувальского
линеамента.

Восточнее находится Сургутский блок (XII). С севера он также контролируется Сибирскоувальским разломом. Восточная его граница — участок Пурского разрыва. На юге — Аганская зона, имеющая признаки небольшого грабена, микрорифта.

Нижневартовский блок (XIII) на севере контактирует с Часельским, их разделяет восточный участок Сибирскоувальского линеамента. С северо-запада он примыкает к Аганскому микрорифту, с юго-запада — к Среднеобскому грабену. Юго-восточной его границей является Вахская система разломов, восточной — Енисейская зона.

Реконструкция характера движения Ляминского, Сургутского, Нижневартовского блоков допускает много вариантов построений. Северные их части образуют морфоструктуру Сибирских Увалов; с позиций горизонтальных движений, логичнее ее рассматривать как зону столкновения. В то же время на юге, в районе Среднеобской зоны не отмечается деформаций подобного масштаба. Все это заставляет в первую очередь предположить, что напряжения, созданные движением Салымского блока, оформились в виде перемещений Ляминского и Сургутского блоков на север, Нижневартовского— на северо-восток.

Схема самых общих закономерностей движений в системе блоков земной коры севера Западной Сибири представляется достаточно простой. Основным механизмом, образовавшим блоки, приведшим их в движение был кайнозойский рифтогенез. Он явился следствием возникновения одного крупного центра растяжения (район полуостровов Тазовский, Гыданский. Ямал) и нескольких мелких. Основные напряжения восточного и северо-восточного направлений реализовались с формировании Ямал-Гыдан-Тазовского, Гыданского и Североенисейского грабенов, северного — Байдарацкого и Ямал-Гыдан-Тазовского, западного — Надымского, южного — Ямал-Гыдан-Тазовского и Тазовского. При этом Ямальский и Гыданский блоки обособились в условиях растяжения.

Относительно небольшие центры раздвига участвовали в становлении Северообской, Надымской и Тазовской зон. Первый из них был причиной перемещений Березовского, Кондинского Салымского блоков в круговом направлении против часовой стрелки. Это движение оставило следы в вид крупной кольцевой структуры (по внешней границе сместившихся блоков), выделяемой в этом районе некоторыми исследователями (по устном сообщению С. В. Порошина; В. Б. Полканова, 1982 и др.). В него были таже вовлечены и три центральных блока: Ляминский, Сургутский и Нижневартовский. Произошло формирование взброса в районе Белогорского материка, оживление Среднеобского глубинного разлома.

В районе Сибирскоувальского разлома блоки, перемещающиеся в южном направлении от центральной крупной зоны растяжений, Надымской и Тазовской мелких зон пришли в активный контакт (столкновение) с блоками, вовлеченными в кольцевое передвижение. При смещении в северном направлении Нижневартовский отстал от Сургутского. В результате Часельский продвинулся на юг на 25—30 км дальше, чем его западные соседи, что проявилось в виде сдвига по Пурскому разлому. Взаимодействие двух направлений перемещения выразилось в развитии крупной структуры, отраженной в современном рельефе протяженным поднятием Сибирских Увалов. В целом, рифтогенез и сопутствующие ему события изменили облик всей Западной Сибири.

Рассматривая общие черты строения осадочного чехла, необходимо отметить, что формирование компенсационной складчатости вероятно происходило при помощи разных механизмов. Некоторые пликативные структуры могли образовываться непосредственно за счет деформации осадков в прираздвиговых частях блоков (Ярудейский, Медвежий мегавалы и др.). Некоторые складки можно рассматривать как результат смятия отложений внутри грабенов (Нижненадымский вал и др.). Ряд крупных структур — это по-видимому, присдвиговые образования (Мессояхский мегавал и др.). Говоря о происхождении большинства складок, надо иметь в виду, что взаимодействия блоков создавали напряжения в первую очередь в кристаллическом фундаменте, которые затем выражались в складкообразующих движениях чехла опосредованно, в зависимости от геолого-структурных особенностей фундамента.

Интересны результаты даже поверхностного анализа системы неотектонических блоков в отношении приуроченности к ним нефтяных и газовых месторождений. Все крупные залежи углеводородов находятся в пределах описываемого региона. Кондинский разлом служит естественной южной границей территории распространения месторождений-гигантов. Блоки четко подразделяются на «газовые» и «нефтяные»; первые непосредственно контактируют с рифтовыми зонами. Исключение составляет Полуй-Пякупур-ский блок; он, возможно, не является единым образованием.

Рассмотренный вопрос еще недостаточно исследован. Нам представляется, что это более правильный подход, чем анализ связи: древние блоки (фундамента) — нефтегазоносность. В Западной Сибири унаследованность блоков очень низкая, несмотря на то, что унаследованность разломов полная. Многие древние крупные разрывы на неотектоническом этапе проявились как второстепенные (и даже третьестепенные).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Генералов П. П. О позднекайнозойских проявлениях складчатости нагнетания к сдвиговых дислокациях в Западной Сибири/Региональная тектоника Сибири. Новосибирск, 1983. С. 15—25.

2. Глубинное строение Западной Сибири/ Е. В. Карус, Г. А. Габриэлянц, В. М. Ковылин и др.//Сов. геология. 1984. № 5. С. 75-85.

3. Глубинное строение севера Западно-Сибирской плиты по сейсмическим данным/ Н. М. Чернышев, А. В. Егоркин, Э. Г. Данилова и др.//Сов. геология. 1978. № 9. С. 45—58.

4. Грачев А. Ф. Рифтовые зоны земли.— Л.: Недра, 1977.

5. Кунин Н. Я., Самойлюк Л. А. Строение земной коры севера Западно-Сибирской плиты//Сов. геология. 1982. № 8. С. 97— 105.

6. Кучерук Е. В., Ушаков С. А. Тектоника плит н нефтегазоносность (геофизический анализ).—М.: ВИНИТИ, 1985.

7. Малкин Б. В. Геоморфологические признаки пластичных разрывов литосферы//Геоморфологня. 1983. № 2. С. 74—78.

8. Малкин Б. В., Шеменда А. И. О механизме и некоторых геометрических закономерностях образования рифтовых зон//Докл. АН СССР. 1984. Т. 279. № 4. С. 959—962.

9. Милановский Е. Е. Рифтовые зоны континентов.—М.: Недра, 1976.

10. Моисеенко У. И., Смыслов А. А. Температура земных недр.— Л.: Недра, 1986.