Тарасов / geokniga-geohistoricaldeodynamicbasinanalysis1999 (1)

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИР РФ)

МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ПО ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТОГРАФИИ (ГЕОКАРТ)

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР (ЦРГЦ)

м о с к о в с к и й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ у н и в е р с и т е т

ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА (МГУ)

К 300-летию Горно-геологической службы России

ГЕОИСТОРИЧЕСКИИ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ

Москва 1999

ПРЕДИСЛОВИЕ

Осадочные бассейны — крупные области (по Н. Б. Вассоевичу площадью более I 000 км"), в которых происходит или происходила седиментация — накопление осадков и превращение их в осадочные горные породы. Современные осадочные бассейны, эпиконтинентальные шельфовые моря и океаны занимают 71 % поверхности Земли, а осадочные бассейны геологического прошлого (по А. Б. Ронову — осадочный чехол, сложенный слоистыми неметаморфизованными по­ родами) составляет 80% современной суши [Стратисфера..., 1993]. На территории России только осадочные бассейны Восточно-Европейской

иСибирской древних платформ, Западно-Сибирской и Скифской мо­ лодых платформ имеют суммарную площадь около 10 млн км", зани­ мая таким образом около 60% суши страны. К этому нужно приплю­ совать территории гигантских шельфов Северного Ледовитого океана

иДальнего Востока, а также территории деформированных осадочных бассейнов, которые занимают не менее половины Уральской, Таймы- ро-Североземельской, Алтае-Саянской, Монголо-Охотской, ВерхояноЧукотской, Сихотэ-Алиньской и Корякско-Камчатской складчатых об­ ластей. Таким образом, можно говорить о том, что подавляющая часть территории Рбссии занята разновозрастными и разнотипными осадоч­ ными бассейнами. Ясно, что без их обстоятельного исследования не

может быть и речи об оптимальном познании геологического строения территории нашей страны и ее минерагенического потенциала.

Осадочные бассейны платформенных и складчатых областей Рос­ сии практически целиком покрыты среднемасштабной геологической съемкой, поэтому их приповерхностное строение обследовано более или менее удовлетворительно. Но горизонты осадочных бассейнов, скрытые на глубине, как в России, так и за рубежом, изучены весьма схематично. Это касается и нефтегазоносных бассейнов, в которых в основном и сосредоточены работы по глубинному геологическому картированию осадочных толщ и проведен огромный объем разнопла­ новых научных седиментологических исследований.

Существенный вклад в изучение осадочных бассейнов дна океанов и окраинных морей внесли фундаментальные разработки по Програм-

3

ме глубоководного бурения. На этой базе сложилась новейшая техно­ логия геологического анализа осадочных бассейнов. Она, помимо пет­ рографического и геохимического изучения вещественного состава осадочных пород, их стадиальных диагенетических и катагенетических преобразований, детальных структурных исследований и по­ строения разнообразных структурных карт включает: 1) современные приемы литостратиграфического, биостратиграфического, магнитост­ ратиграфического и сейсмостратиграфического расчленения и корре­ ляции осадочных толщ; 2) геоисторический анализ бассейнов на осно­ ве палеогеографических реконструкций с привлечением новых геоло­ гических и сейсмических методов выявления перерывов, в том числе скрытых перерывов по признакам «твердого дна», составления хроностратиграфических разрезов и профилей, определения скоростей про­ гибания в разных частях осадочных бассейнов, составления сбаланси­ рованных разрезов, анализа сейсмических профилей, выявления гло­ бальных биотических, седиментологических, геохимических, эвстатических и космических событий; 3) численное моделирование осадоч­ ных бассейнов, включающее кинематический анализ истории погру­ жения осадочных бассейнов с учетом поправки на уплотнение пород с глубиной и поправки на эрозионный срез, описание термомеханиче­ ских, физико-химических процессов и преобразований в осадочной оболочке, исследование физических условий формирования и эволю­ ции осадочных бассейнов; 4) количественный геоисторический анализ конкретных осадочных бассейнов с использованием одномерного ана­ лиза на примере Скифской плиты, двухмерного моделирования оса­ дочных бассейнов Предкавказья, Баренцева моря и других регионов, реологического картирования районов осадочных бассейнов и приме­ нение метода компьютерной реконструкции палеоструктурных планов осадочных бассейнов.

В руководстве также продемонстрированы современные представ­ ления о тектонике, геодинамических условиях формирования глав­ нейших тип&в осадочных бассейнов: платформообразующих тектони­ ческих и эвстатических, краевых прогибов, межгорных впадин, пас­ сивных континентальных окраин, активных континентальных окраин (аккреционных призм, преддуговых, междуговых и задуговых проги­ бов). Особое внимание уделено структурным, магматическим и тектонофизическим особенностям рифтогенеза, поскольку при рифтогенезе, и это показано в книге, реализуются главнейшие тектонические про­ цессы, приводящие к образованию крупнейших осадочных бассейнов континентов и периконтинентальных областей.

В целом книга содержит обстоятельную характеристику современ­ ных подходов к исследованию осадочных бассейнов. В ее первой час­

4

Посвящается одному из крупнейших геологов нашего времени Евгению Евгеньевичу Мшановскому

ВВЕДЕНИЕ

Осадочные бассейны занимают большую часть поверхности Зем­ ли, их изучение является важнейшим направлением современной гео­ логии. За последние 20-25 лет значительно расширился арсенал мето­ дик изучения осадочных бассейнов.

Что такое осадочный бассейн? Этот термин в настоящее время ис­ пользуется очень широко и имеет много разных определений. С точки зрения практического геолога, изучающего Землю, осадочный бассейн в современной структуре Земли — это область консолидированной земной коры, перекрытая недеформированным или пологодеформированным осадочным чехлом. Фундаментом осадочного бассейна может быть сиалическая консолидированная кора континента, или кора океа­ нов магматического происхождения, или кора переходных типов. В классическом понимании осадочный бассейн — это блюдцеобразная впадина в рельефе фундамента, заполненная осадками. Однако в ре­ альной геологии часто бассейны могут иметь крайне асимметричную геометрию, как это имеет место на пассивных окраинах океанов, или неизвестную геометрию фундамента, или крайне сложную геометрию фундамента. Всегда стоит проблема: а где естественная граница между соприкасающимися осадочными бассейнами? Объективно на такие вопросы нет ответов. Поэтому в книге используется только широкое определение понятия «осадочный бассейн». Оно не имеет четких гра­ ниц, и выделение осадочного бассейна в современной структуре Земли основывается на исторически сложившихся традициях. В геотектонике существует много понятий, родственных понятию «осадочный бас­ сейн». Рассмотрим некоторые из них. Плита — область платформы (кратона) с осадочным чехлом (термин используется и как литосфер­ ная плита, т. е. блок литосферы с естественными границами). Плат­ форма в широком смысле — область с осадочным чехлом на жестком фундаменте (но есть и «древняя платформа» в смысле кратона, и «мо­ лодая платформа» с чехлом на фанерозойском складчатом фундаменте, и «карбонатная платформа» как единое карбонатное тело, и так далее). Синеклиза — область платформы с блюдцевидным рельефом фунда­ мента; понятие традиционно является синонимом осадочного бассейна в узком смысле (например, все одинаково воспринимают понятия При­

6

каспийский бассейн и Прикаспийская синеклиза). Антеклиза— об­ ласть платформы с относительно приподнятым фундаментом, но в то же время антеклиза также является осадочным бассейном (или его ча­ стью), как, например, Волго-Уральская антеклиза. Межгорная впади­ на— межгорный осадочный бассейн. Краевой прогиб — предгорный осадочный бассейн. Пассивная континентальная окраина — осадоч­ ный бассейн вдоль континентальной окраины. Понятие «осадочный бассейн» в целом не связано с тем, что является его фундаментом и ка­ ков его рельеф. Ведь часто, изучая новые регионы, мы видим на по­ верхности осадочный чехол и не знаем, что под ним находится и на ка­ кой глубине, но уже можем ограничить осадочный бассейн по конту­ рам распространения осадочного чехла. Границы осадочного бассейна и его районирование — это особая проблема, которая решается для каждого региона в силу сложившихся традиций и представлений. Они различаются и в пределах разных регионов России, и для разных стран. Термин «осадочный бассейн» (англ, sedimentary basin) стал до­ минировать во всех странах и не имеет жестких определений.

В палеогеографическом плане также трудно дать однозначное оп­ ределение этому понятию. В целом это единая область седиментации в рассматриваемый интервал времени и с естественно выделяющимися границами. Палеогеографические контуры осадочных бассейнов в об­ щем случае не совпадают с современными границами распростране­ ния пород. Поэтому для практического геолога-нефтяника осадочный бассейн в палеогеографическим смысле — это только те породы, кото­ рые сохранились, а для палеогеографа — это все, что когда-либо имело место в палеобассейне и вокруг него.

Данное руководство рассчитано на тех, кто изучает области с оса­ дочным чехлом. Здесь также сделана попытка кратко изложить новей­ шие достижения геологов разных стран, которые используют другую терминологию. Считаем это совершенно необходимым, так как, с од­ ной стороны, геология и ее терминология не могут быть националь­ ными, а с другой — широкое вовлечение геологов нашей страны в со­ вместные интернациональные проекты объективно вынуждает исполь­ зовать мировой геологический язык, который формируется в междуна­ родных геологических изданиях. При этом наши исторически сло­ жившиеся названия и термины должны сохраняться. Значительный прогресс в мировой геологии за последние 30 лет существенно изме­ нил привычную нам классическую терминологию, и эта новая терми­ нология должна быть понятна нашим геологам.

В книге рассматриваются многие из современных методов анализа осадочных бассейнов, а также некоторые аспекты геодинамики оса­ дочных бассейнов и причины их образования. Сразу следует отметить,

7