Глубинное строение земной коры и фундамента западно-сибирской плиты

Западно-Сибирская плита имеет гетерогенный фундамент, перекрытый чехлом платформенных мезозойско-кайнозойских отложений.

Фундамент — это термин свободного пользования, и в каждом конкретном случае его понятие уточняется названием, характеризующим его отношение к каждой геоструктурной единице. Краевой прогиб, межгорная впадина, наложенная впадина и другие геоструктурные единицы имеют свой фундамент. Но все они вместе могут входить в состав фундамента более молодой и крупной геоструктуры. В этом случае под фундаментом понимается весь комплекс образований, зале­гающих под платформенным чехлом этой геоструктуры.

По отношению к Западно-Сибирской плите фундамент сложен доюрскими, а в ряде или дотриасовыми отложениями. В этом случае наиболее приемлемым является термин — фундамент Западно-Сибирской плиты домезозойский. По окраинам Западно-Сибирской плиты преимущественно палеозойский фундамент выведен на поверхность.

На севере, северо-западе и западе плита ограничена горными сооружениями Новой Земли, Уральским хребтом, на юге и юго-востоке — Центрально-Казахстанским нагорьем и Алтае-Саянской складчатой областью, на востоке — Енисейским кряжем.

В составе фундамента выделяются два структурных этажа. Нижний, или складчатый, представлен метаморфизованными, сильно дислоцированными породами докембрия и палеозоя т.е. Между геосинклинальными и платформенными образованиями (чехлом) выделяется промежуточный комплекс, который относится к верхнему этажу фундамента.

Методы изучения строения земной коры и фундамента

Западно-Сибирская плита представляет собой огромную асимметричную впадину, заполненную мезозойско-кайнозойскими отложениями, мощность которых постепенно увеличивается от бортов к центру и на север. Максимальная мощность платформенных отложений достигает в центральной части плиты 3,5-4 км, на севере – 8-10 км.

Породы платформенного чехла Западно-Сибирской плиты характеризуются двумя важными особенностями, которые способствуют применению геофизических методов при изучении строения земной коры и фундамента:

а) Они практически немагнитные, поэтому аномалии магнитного поля отражают крупные неоднородности.

б) Плотность отложений чехла постепенно увеличивается с глубиной и к центру плиты. В этом случае аномальное гравитационное поле, как и магнитное, отражает внутреннюю структуру фундамента и его состав.

СЛЕДОВАТЕЛЬНО Фундамент Западно-Сибирской плиты необходимо изучать путем совместного анализа гравитационного и магнитного полей.

По фундаменту Западно-Сибирской плиты накоплена достаточно обширная геологическая и геофизическая информация. Глубоких скважин, которые вскрывают фундамент на глубине 1000 м и более, насчитывается более четырех тысяч, неглубоких (структурно-картировочных) — более 10 000. Однако вскрывшие фундамент скважины располагаются на площади плиты неравно­мерно. Достаточно хорошо изучен бурением фундамент южной и центральной частей, который на значительной терри­тории слагается магматическими образованиями различного состава и возраста.

Анализ гравитационного и магнитного аномальных полей показал, что магматические породы харак­теризуются определенными аномалиями силы тяжести и магнитного поля.

Кислые интрузии, особенно гранитные, всегда характеризуются отрицательными гравитационными аномалиями различной интенсивности. Гранит­ные интрузии , основного и щелочного состава в большинстве случаев характеризуются положительными аномалиями.

В зоне обрамления гранитные массивы выражены повышенными отметками современ­ного рельефа. В фундаменте, по данным бурения, гранитные массивы вскрываются, как правило, в зоне поднятий.

Геологическое строение земной коры.

Докембрийские образования в пределах фундамента Западно-Сибирской плиты представлены геосинклинальными формациями. Они развиты на востоке и севере плиты, в пределах Уват — Ханты-Мансийского массива и выходят на поверхность фундамента в горстовых выступах антиклинориев. Они представлены на западе плиты гнейсами, глубокометаморфизованными кристаллическими сланцами (биотитовыми, эпидотовыми, хлоритовыми, серицитовыми и другими); в цен­тральных районах — гнейсами, кристаллическими сланцами, филлитами, кварцитами, мраморами; в северо-восточных — доломитами, сланцами и песчаниками.

Кембрийские образования на большей части Западно-Сибирской плиты являются геосинклинальными. Они слагают присводовые части антиклинорных зон и представлены метаморфизованными конгломератами, песчаниками, порфиритами яшмами, известняками.

В Приенисейской зоне кембрийские образования сходны с одновозрастными отложениями Сибирской платформы.

Ордовикские образования, за исключением восточных районов плиты являются геосинклинальными. На за­паде они развиты в прогнутых зонах фундамента и представлены эффузивно-осадочными метаморфизованными с примесью талька, графита. По степени метаморфизма они резко отличаются как от кембрийских протерозойских отложений так и от вышележащих среднепалеозойских пород.

В центральной и южной частях Западно-Сибирской плиты ордовикские образования слагают положительные, а на юге —отрицательные зоны фундамента и представлены филлитовыми глинистыми сланцами, песчаниками, эффузивами и их туфами.

Силурийские образования известны в южной половине Западно- Сибирской равнины, Тургайском прогибе, в районе Красноярска, Шаимского мегавала. На западе они накапливались в геосинклинальных условиях и залегают на склонах антиклинориев, на юге — в прогнутых зонах фундамента.

На западе и юге они представлены метаморфизованными глинистыми сланцами, эффузивами, зеленовато-серыми песча­никами и алевролитами. Верхняя часть силура на юге плиты сложена мощной вулканогенной толщей — диабазов, порфиритов, туффитами с прослоями глинистых сланцев.

Девонские образования в геосинклинальных фациях широко распространены в пределах Урала и центральной части Западно-Сибирской плиты. Здесь они частью приурочены к отрицательным структурам фундамента и состоят из эффузивных пород среднего и основного состава (туфов, туфолав, туфопесчаников с прослоями карбонатных и кварцево-карбонатных сланцев и известняков).

На востоке плиты в пределах Касской, Белогорской, Кыксинской и друга площадей девонские отложения представлены грубообломочными красноцветными породами с прослоями алевролитов и песчаников, которые накапливались в условиях платформенного режима.

Каменноугольные образования в основном на большей части территории Западно-Сибирской плиты представлены своим нижним отделом. В западной части— это карбонатно-терригенные образования, которые состоят из углисто-глинистых, алеврито-глинистых сланцев.

В центральной части плиты отложения нижнего карбона слагают приподнятые зоны фундамента.

Среднекаменноугольные отложения в пределах Западно-Сибирской плиты развиты частично они вскрыты в пределах Горной, Комсомольской, и других площадей. В центральной части плиты отложения вскрыты в пределах Средневасюганской площади и представлены известняками, песчаниками и аргиллитами.

Отложения верхнего палеозоя (С₃ — Р) развиты достаточно широко, особенно в прогнутых зонах фундамента центральной части плиты.

По докембрийским и палеозойским породам фундамента Западно-Сибирской плиты широко развита древняя кора выветривания, представляющая во многих районах интерес как коллектор для залежей нефти и газа.

В разрезе коры выветривания выделяется ряд вертикальных зон, плавно переходящих одна в другую. Независимо от состава пород фундамента кору выветривания можно условно разделить по степени изменения коренных пород на четыре зоны (снизу вверх).

1. Зона дезинтеграции (просачивания). В этой зоне происходило физическое разрушение породы (дезинтеграция). Процессы выветривания шли только вдоль трещин, по которым поступали пластовые воды, почти лишенные агрессивных элементов выветривания. Породы химически очень слабо изменены, плотные, разбиты трещинами на отдельные крупные и мелкие блоки.

2. Зона выщелачивания. В ней происходил частичный вынос оснований под воздействием вод, обладающих небольшими агрессивными свойствами, Изменение казалось главным образом темноцветных минералов, в меньшей мере полевых шпатов. Мощность этой зоны в ряде разрезов достигает 40—50м.,

3. Зона разложения. В этой зоне заканчивалось выщелачивание оснований и развивались минералы, устойчивые в зоне окисления (каолинит, гидрослюда, гидрохлорит, кварц, гидроокислы железа). Порода представляет собой глинистую или землистую массу.

4. Зона конечных продуктов разложения. Здесь разложение достигало максимума под воздействием кислых, не нейтрализующихся вод и воздуха, Образовавшиеся в нижних зонах гидросиликаты распадались на конечные, продукты выветривания — глинозем, кремнезем и гидроокислы железа.

Существующие мнения о возрасте коры выветривания разноречивы. Г. К. Боярских считает время ее образования среднетриасовым, Г. П. Сверчков — верхнетриасовым и валанжинским.

Структурные зоны фундамента

Наиболее ранней по стабилизации является складчатая система байкаль­ского возраста. Она развита в восточной части Западно-Сибирской плиты.

Спорным является возраст образований северной части Западно-Сибирской плиты. По мнению Н. Н. Ростовцева, И. И. Нестерова здесь не исключается наличие склад­чатого фундамента байкальской стабилизации. Косвенным подтверждением этой точки зрения является существование в этой области мощной толщи (до 4—5 км) триасовых, возможно, верхнепалеозойских отложений платформенного типа.

Возраст фундамента юго-восточной части плиты, примыкающей к Алтае-Саянской складчатой области рассматривается как раннепалеозойский – (салаирский).

Складчатый фундамент палеозойских впадин, вероятно слагается древними докембрийскими и нижнепалеозойскими отложениями.

В пределах Кузнецкого Алатау мощность верхней части коры на 4—6 км меньше, чем в Восточных Саянах. Это может указывать на существенно разные составы земной коры.

В центральной части плиты выделяется Центрально-Западно-Сибирская складчатая система герцинид, включающая на юге Калба-Нарымскую и Томь-Колыванскую складчатые зоны.

Западная граница герцинид по геологическим и геофизическим данным проводится несколько восточнее г. Ханты-Мансийска, где по зоне глубинного разлома она контактирует с Уват-Ханты-Мансийским срединным массивом байкальского возраста (разлом четко отражается в гравитационном и магнитном аномальных полях).

На западе плиты фундамент всеми исследователям признается герцинским.

Центрально-Западно-Сибирская складчатая система герцинид впервые выделена в 1967 г. Она занимает всю центральную часть плиты, пересекая ее с юга на север. На юге в состав складчатой системы входят Калба-Нарымская и Томь-Колыванская складчатые зоны.

Калба-Нарымская складчатая зона включает одноименный антиклинорий и Чарское краевое поднятие.

Калба-Нарымский антиклинорий представлен сланцевыми толщами девона и нижнего карбона. Он возник на месте глубокого геосинклинального прогиба.

В Томь-Колыванской складчатой зоне выделяются Новосибирский антиклинорий, краевые поднятия и краевые прогибы.

Северо-западнее Новосибирского антиклинория, располагается Нижнепурский антиклинорий который представляет собой единую зону, рассеченную Колтогорско-Уренгойским грабен-рифтом триасового возраста. Рифтовая зона в рельефе поверхности складчатого фундамента выражена глубоким прогибом (грабеном).

В центральной части плиты выделяются четыре грабен-рифта. Колтогорско-Уренгойский грабен-рифт.

К северо-западу от него (в широтном течении Оби) расположен Аганский, а к юго-востоку — Усть-Тымский и Парбигский грабен-рифты. Эти глубинные разломы делят складчатую систему на ряд крупных блоков, в каждом из которых располагаются элементы антиклинорньх и синклинорных зон.

Таким образом, геосинклинальный период делится на два крупных этапа — байкальско-салаирский (от 1600 до 500—450 млн. лет) и палеозойский (от 500—450 до 230 млн. лет). Эти этапы являются продолжением друг друга. Их принципиальное отличие заключается в том, что если в первый этап отдельные геосинклинальные системы закладыва­лись на коре океанического типа, то палеозойские геосинклинальные системы - на коре континентального типа.