Отражающие сейсмические горизонты: б верхняя юра, э кровля палеоцена

Глава 6

Рельеф и связанные с ним россыпные полезные ископаемые

С развитием рельефа региона связано образование ряда полезных ископаемых. Наибольший интерес из них представляют скопления гравийно-галечно-валунного материала и титан- цирконовые россыпи.

6.1. Скопления крупнообломочного материала.

Для строительства жилья, автомобильных и железных дорог, обустройства нефтяных и газовых месторождений требуются большие объемы крупнообломочного материала. Его завозят издалека, преимущественно из районов горного обрамления, что приводит к резкому удорожанию строительных работ. В связи с этим большой интерес представляет местный гравийно-галечно- валунный материал, скопления которого наблюдаются на участках распространения отложений сабунской толщи, слагающей седьмую террасу. Как уже отмечалось, на размытой поверхности этих отложений спорадически залегает перлювий мощностью до 3-5м и более. Данные лабораторных физико-механических испытаний показали, что слагающий перлювий крупнообломочный материал можно использовать для различных строительных целей.

Как отмечалось выше, горизонт перлювия сформировался в процессе многократного переотложения осадков сабунской толщи, в результате выноса мелких фракций и обогащения более крупными обломками. На дневной поверхности он развит на отметках выше 110-130м над уровнем моря (см. рис.4). На меньших гипсометрических отметках горизонт обогащения крупнообломочным материалом погребен под осадками шестой и более низких террас (см. рис.2). Установленная нами закономерность пространственного размещения скоплений мегакластов имеет важное значение для эффективных поисков и разведки месторождений строительных материалов.

В отложениях сабунской толщи, за счет разрушения которых образовался горизонт обогащения гравийно-галечно-валунным материалом, содержание крупных обломков изменяется как по разрезу, так и по площади. Оно колеблется от долей процента до 10-15% и более. Наблюдается постепенное увеличение их процентного содержания как вверх по разрезу, так и по направлению от центральной к окраинным частям равнины. Залегание валунов и галек в тонкослоистых озерных и речных песках и алевритах указывает на их транспортировку плавучими льдами.

Большая часть объема мегакластов приходится на эрратические валуны и гальки. В западной части региона, примерно до долины р. Лямин на востоке, они представлены преимущественно уральскими породами - диоритами, гранодиоригами, основными и ультраосновными породами, кристаллическими сланцами, кварцем, кварцитами. В восточной части региона распространены

—-

мегакласты, принесенными со Средне-Сибирского плоскогорья. Они представлены базальтовыми и андезито-базальтовыми порфиритами, базальтами, диабазами, реже-кристаллическими сланцами, мраморизованными известняками, кварцевыми песчаниками, гранитоидами. В северо­западной части региона встречаются валуны, принесенные из Пай-Хоя и Новой Земли, а на крайнем юге - валуны, принесенные из южного горного обрамления равнины; размеры мегакластов уменьшаются по мере удаления от областей сноса (рис.37 и 38).

Крупнообломочный материал уральской и восточно-сибирской питающих провинций имеет разную окатанность. По данным 3500 определений, основная масса валунов западной части региона плохо окатана (коэффициент окатанности 0.7), тогда как в восточной части региона преобладают хорошо окатанные валуны (коэффициент окатанности 2.2). Различия в окатанности крупных обломков обусловлены разной продолжительностью транспортировки их горными реками. Реки, стекающие с западного склона Средне-Сибирского плоскогорья, во много раз длиннее рек восточного склона Урала, поэтому выносимый ими на равнину крупнообломочный материал лучше окатан. Как указывалось выше, в пределах Западной Сибири валуны и гальки разносились плавучими льдами, поэтому их окатанность во время накопления осадков сабунской толщи практически не изменялась.

В окраинных частях региона и на участках проявления складчатости нагнетания в срединных районах равнины среди обломков гравийной и мелкогалечной размерности в отложениях сабунской толщи наряду с эрратическими много местных осадочных пород (опок, песчаников, сидеритов). Во фракции 1-4см, по данным 25 проб, в каждой из которых содержится от 100 до 300 обломков, местные породы составляют 39%, а эрратические - 61%. Последние на 53% (из 100) представлены устойчивыми к химическому выветриванию породами - кварцем, кремнем, халцедоном и др.

Характерной особенностью гравийно-галечно-валунного материала, содержащегося в отложениях сабунской толщи, является его сильная выветрелосгь: многие обломки неустойчивых к химическому выветриванию пород легко ломаются руками или даже растираются в порошок. Это обстоятельство оказало существенное влияние на формирование перлювия. В процессе многократного переотложения мегакласты сабунской толщи, вошедшие в состав перлювия, претерпели существенные изменения. Произошло измельчение галек и валунов, о чем свидетельствуют их многочисленные обломки и снижение коэффициента окатанности. Часть выветрелых обломков полностью разрушилась, в результате чего произошло обогащение перлювия устойчивыми к химическому выветриванию породами. Если, как уже отмечалось, в отложениях сабунской толщи во фракции 1-4см устойчивых к выветриванию пород содержится 53%, то в залегающем на них перлювии - 75% (по данным изучения 81 пробы). Количество обломков местных осадочных пород с 39% в отложеВ обосновании теории материковых оледелений важная роль отво­дится так называемым гляциодислокациям и ледниковым отторженцам. По мнению С.А.Архипова, В.И.Астахова, Ю.Ф.Захарова и др., их обра­зование нельзя объяснить без воздействия ледниковых покровов. И действительно, с глубинными, идущими от фундамента движениями зем­ной коры повсеместно их связывать нельзя, т.к. на плитах эти дви­жения малоамплитудны и малоконтрастны и не способны привести к образованию сложно построенных складок с амплитудами в несколько

£от, а тем более в несколько тысяч метров. Однако в последние годы

—

новыми методами геологических исследований, прежде всего сейсмораз­ведкой MOB ОГТ, наряду с глубинными структурными формами здесь были выявлены и внутричехольные образования, представленные складчато­стью нагнетания.-^

^-Мощность отложений, подверженных складчатости нагнетания, колеб­лется в широких пределах и местами превышает 3000 м.

Среди рассматриваемых дислокаций наблюдается несколько разно­видностей, в том числе и глиняные диапиры, которыми различные в литологическом отношении породы с глубины нескольких сот или даже нескольких тысяч метров выведены на дневную поверхность. В рельефе и на аэро- и космоснимках они выражены в виде структуры битой тарел­ки, или, чаще всего, в виде полос гряд и межгрядовых понижений. По­лосы параллельно-грядовых образований редко бывают прямыми, чаще они прогнуты и имеют в плане форму дуг и фестонов. Сторонниками оледе­нений этот факт используется с одной стороны для обоснования ледни­ковой природы складчатости нагнетания, а с другой - для доказатель­ства существования самих ледниковых покровов и определения центров их растекания.

Сведения о большой глубине проникновения складчатости нагнета­ния в осадочный чехол и об ее обусловленности глубинными тектони­ческими движениями стали появляться сравнительно недавно. Поэтому многие исследователи до сих пор придерживаются представления об ее ледниковом происхождении, высказанном еще в конце прошлого века, когда геологическое строение Западной Сибири было изучено крайне сла­бо. Считается, что складчатость нагнетания развита только в припо­верхностных отложениях, в интервалах глубин в десятки и первые сотни метров. Закономерности пространственного положения, дугообразные и фестончатые в плане ее очертания, по мнению сторонников ледниковой

- 9 -

теории, бесспорно указывают на направление движения создавших их ледников» 0 необоснованности этих представлений говорит уже тот факт, что плановое положение зон складчатости долгое время служи­ло доказательством субширотного движения ледниковых покровов из горных центров на равнину, а сейчас тот же самый фактический мате­риал трактуется как бесспорное доказательство их субмеридионального движения.

Доказывая ледниковую природу внутричехольных дислокаций, сто­ронники ледниковой теории всестороннее изучение геологического строения этих сложно построенных структурных форм подменили рас­смотрением лишь их планового положения, отраженного на аэро- и кос- моснимках. Вернее сказать, происхождение складчатости наметания ими принимается как уже давно доказанное - ледниковое, им же оста­ется только определить, откуда двигались создавшие их ледники. Такой подход к изучению сложных природных объектов иначе как ненауч­ным и совершенно бесплодным для решения практических задач назвать нельзя.

Согласно концепции шельфовых центров оледенений, ледники дви­гались с севера на юг, поэтому пояса напорных образований должны иметь перпендикулярную этому движению ориентировку, чего в действи­тельности не наблюдается. Поэтому В.И.Астахов (3) в выделяемые им на севере Западной Сибири разновозрастные пояса ледниковых обра­зований произвольно объединил разноориентированные, никак не свя­занные между собой зоны складчатости нагнетания. Места недостающих звеньев в этих поясах заполнены им также разноориентированными об­разованиями иного происхождение - эрозионными уступами речных до­лин, береговыми валами озер и т.п.

Для большей убедительности концепции шельфового оледенения В.И.Астахов (1,2) и ряд других исследователей Западной Сибири к

ледниковым напорным образованиям стали относить не только складча­тость нагнетания, но и некоторые субширотно ориентированные водо­разделы. В их разряд попала и такая крупная линейно-вытянутая

к

возвышенность, как Сибирские увалы. Появление таких сверхновых" представлений свидетельствует о том, что их авторы плохо знают геологическое строение района, в котором к настоящему времени пробурено несколько тысяч скважин и проведены детальные сейсмо- разведочные работы. Весь этот огромный фактический материал одно­значно указывает на то, что на Сибирских увалах, как и в других районах Западной Сибири, никаких напорных ледниковых образований, представляющих собой хаотическую смесь блоков разновозрастных от­ложений, нет. Под маломощным (от нескольких метров до нескольких десятков метров) покровом четвертичных отложений в нормальной стратиграфической последовательности здесь залегают неогеновые, палеогеновые, меловые и горские отложения. Как уже отмечалось, на многих участках эти согласно залегающие толщи подвержены склад­чатости нагнетания, в их пределах в поле развития молодых отложе­ний с глубины 500-1000 м и более на дневную поверхность выведены различные горизонты палеогена и мела.

Стремление к широким палеогеографическим построениям без доста­точного для того фактического геологического обоснования явилось причиной еще одной крупной ошибки В.И.Астахова (4) , считающего, что в новейший тектонический этап Сибирские увалы не поднимались, а наоборот, прогибались. Построенные нами субмеридиональные, по­перек возвышенности, разрезы по отражающим сейсмическим горизонтам в юрских, меловых и палеогеновых отложениях свидетельствуют о том, что Сибирские увалы представляют собой новообразованную тектониче­скую структуру. По нижним горизонтам осадочного чехла она имеет

синклинальное строение, а по верхним - антиклинальное. По опорному отражающему горизонту "Э", приуроченному к подошве эоценовых отло­жений, амплитуда складки достигает 100 м и более»

Образование складчатости нагнетания связывается нами с нерав­номерным давлением перекрывающих отложений на толщи пластичных по­род. Однако это неравномерное давление вызвано не гипотетическими ледниковыми покровами, а реально существующими в рассматриваемом регионе экзогенными и эндогенными процессами - эрозионным расчле­нением рельефа и влиянием глубинных тектонических движений (II).

С проблемой образования складчатости нагнетания непосредственно связана проблема так называемых ледниковых отторженцев. До недав­него времени эта проблема была очень сложной, т.к. породы, слагаю­щие отторженцы находятся на большой глубине, а механизм выведения их на поверхность не был известен. Однако благодаря появившимся в последние годы материалам сейсморазведки и бурения, позволившим по иному, чем это было принято раньше, объяснить происхождение складчатости нагнетания, в том числе обосновать образование гли­няных диапиров, сейчас и эту проблему можно считать решенной. Вы­веденные процессами диапиризма на дневную поверхность, породы па­леогена, мела и юры разрушались, поставляя в четвертичные отложе­ния не только мелкозем и крупнообломо^ный материал, но и разной величины глыбы этих пород. Считать их ледниковыми отторженцами нет никаких оснований.

Рассмотренные вопросы генетической интерпретации рельефо-осад- кр— и складкообразования имеют важное значение при определении ус­ловий формирования и размещения месторождений нефти и газа, строи­тельных материалов и других полезных ископаемых (12).

Глава 3 Геоморфологические уровни

Западная Сибирь является аккумулятивной ступенчатой равниной, включающей ряд геоморфологических уровней - морских, озерных и речных террас. На ее формирование оказали влияние следующие физико-геологические процессы [35, 38, 44].

1 .Глубинные тектонические движения, передающиеся осадочному чехлу плиты через блоки фундамента. За время формирования современного рельефа амплитуды этих движений не превышали нескольких десятков метров.

2. 
   Внутричехольные тектонические движения, обусловленные пластическими дислокациями глинистых пород осадочного чехла ("глиняная" тектоника). Амплитуды за неоген-четвертичное время достигают нескольких сотен метров.
   
3. 
   Движения приповерхностной части осадочного покрова, связанных с изменением объема многолетнемерзлых пород. Они широко проявились в северной части региона, особенно в Заполярье. Амплитуды криогенных поднятий (при промерзании) и опусканий (при протаивании) составляют десятки метров.
   
4. 
   Уплотнение мезозойско-кайнозойских глинистых пород. Амплитуда прогибаний за кайнозойское время - до нескольких десятков метров.
   
5. 
   Тектоно-эвстатические колебания уровня Мирового океана с амплитудой в сотни метров.
   

Неоднократные крупные трансгрессии и регрессии Полярного бассейна явились причиной

формирования главных составных частей Западно-Сибирской равнины - геоморфологических уровней. Нисходящие движения земной коры и повышения уровня Мирового океана приводили к трансгрессиям моря, охватывающим громадные площади. В это время происходило накопление мощных толщ морских и континентальных отложений, выравнивание рельефа и формирование поверхностей геоморфологических уровней. Восходящие движения земной коры и понижение главного базиса денудации сопровождались регрессиями моря и усилением эрозионных процессов, что приводило к расчленению сформировавшихся ранее геоморфологических уровней и удалению за пределы региона громадных объемов мелкозема. В позднем миоцене - раннем плиоцене имела место трансгрессия, во время которой накопились осадки сабунской толщи и сформировалась поверхность седьмой (200-250-метровой) террасы. В среднем - позднем плиоцене произошла крупная регрессия, когда уровень Мирового океана от положения на 200-250м выше современного понизился почти на 500м и стал на 250-300м ниже современного. В это время была сформирована сложная система переуглубленных речных долин. Из-под воды вышел практически весь шельф Карского моря, на котором образовалась система речных долин [37; 67]. В позднем плиоцене - эоплейстоцене уровень Полярного бассейна повысился почти на 400м, до положения на 130-140м выше современного. Это привело к накоплению осадков ямальской серии, заполнивших переуглубленные речные долины, и к формированию шестого геоморфологического уровня. В плейстоцене в результате прерывистого понижения уровня моря образовались пятый и более низкие геоморфологические уровни. На вышедших из-под воды морских, озерных (озеро-море) и речных террасах происходило местное перераспределение приповерхностных отложений и образование вторичных форм рельефа.

Как уже отмечалось, происхождение и возраст рельефа Западно-Сибирской равнины, как и других равнин умеренных широт, разные исследователи объясняют по-разному. Одна группа специалистов [3,5,12,25,74,87 и др.] считает, что здесь широко распространены ледниковые и водно-ледниковые отложения, главным диагностическим признаком которых является содержащийся в них крупнообломочный материал. Признанием ледникового происхождения отложений и сложенного ими рельефа определяется их четвертичный возраст, так как согласно ледниковой концепции на равнины умеренных широт крупнообломочный материал был вынесен ледниками в четвертичное время. По мнению другой группы специалистов [21, 35, 51, 73 и др.], образование валуносодержащих отложений на равнинах умеренных широт не связано с покровными ледниками. Они имеют водное - морское, озерное или речное происхождение, крупнообломочный материал в них был принесен сезонными льдами. В результате изменения положения базиса эрозии и процессов денудации, эти водные осадки в дальнейшем неоднократно переотлагались, в результате чего на многих участках был образован горизонт плохо сортированных отложений, содержащих крупнообломочный материал (перлювий). Сторонники ледниковой теории принимают его за морену разных ледниковых эпох. Следовательно, время образования рассматриваемых отложений не может быть ограничено только квартером.

Автором установлено [35,37], что в Западной Сибири террасированы не только склоны речных долин, но и водоразделы, включая самые высокие. Здесь развито восемь геоморфологических уровней - от голоценового (пойма и пляж) до плиоценового, высота которого достигает 200-250м над уровнем моря (рис.2).

3.2. Шестой геоморфологический уровень (верхний плиоцен - эоплейстоцен)

Рассматриваемый геоморфологический уровень, как и более низкие ступени рельефа, в разных частях региона имеет разное происхождение. К северу от Сибирских увалов он представлен морской террасой, а к югу от увалов - террасой озера-моря. В пределах распространения седьмого геоморфологического уровня и в окружающих равнину горах развита шестая надпойменная терраса.

Как уже отмечалось, сторонники оледенений выделяют только низкие (включая вторую морскую и речную) террасы. Все более высокие элементы рельефа они считают ледниковыми и водно- ледниковыми образованиями разных эпох оледенений, в том числе террасами приледниковых озер [11,23 и др.]. Очень широко, по их мнению, здесь развиты террасы приледникового бассейна, существовавшего во время последнего (сартанского) оледенения (25-10 тыс. лет назад). К ним они относят и выделенную нами в начале 60-х годов прошлого века неоген-четвертичную террасу высотой около 120-130м. Они пишут, что, во время сартанского оледенения "бассейн Нижней Оби покрывался ледниковым щитом, центр растекания которого лежал над западной частью Карского шельфа, а южный край подпруживал реки, вызывая образование озера-моря, подобного подпрудным бассейнам среднеплейстоценового времени '. [12, с.27]. В пределах ледникового щита они выделяют Баренцев, Карский и Путоранский купола, а в приледниковом бассейне, площадь которого достигала 1.5 млн. км", - Мансийское, Пуровское и Енисейское озера. Далее указанные авторы пишут о том, что вывод о сплошной ледяной плотине, возникшей на севере Западной Сибири в сартанское время, хорошо согласуется с данными о существовании террас на водоразделах. Здесь развита серия аккумулятивных поверхностей, образующих хорошо выдержанные широкие ступени в интервалах высот от 125-130 до 45-50м. Их нельзя рассматривать как речные или озерно-речные образования, так как сложены они преимущественно озерными осадками. "Полное осушение Мансийского и Енисейского озер, вероятно, закончилось в аллереде, т.е. не позже, чем 11 тыс. лет назад, хотя остатки Пуровского озера могли существовать еще и в начале голоцена" [12, с. 34].

Приведенные палеогеографические построения оторваны от фактического геологического материала. В интервале высот от 45-50 до 125-130м над уровнем моря на Западно-Сибирской равнине отчетливо выражены три геоморфологических уровня - шестая, пятая и четвертая морские и озерные (озеро-море) террасы. Согласно современной Стратиграфической схеме [91], возраст самой высокой из них около 200 тыс. лег, а не 12 тыс. лет, как считают авторы указанной статьи.

Высота шестой морской террасы составляет 120-140м. На придолинных участках терраса часто снижена до 90-100м. Эта терраса явилась исходной поверхностью, в которую по мере понижения уровня моря начала врезаться современная гидрографическая сеть. В настоящее время она образует водораздельные пространства, в разной степени затронутые процессами эрозионного расчленения.

Формирование шестой террасы связано с позднеплиоценовой-эоплейстоценовой трансгрессией Полярного бассейна. Повышение уровня моря почти на 400м, от положения на 250-300м ниже современного до отметок 130-140м, привело к заполнению переуглубленных речных долин речными, озерными и морскими осадками ямальской серии и к формированию рассматриваемой террасы. В условиях глубоко расчлененного рельефа и быстрого повышения базиса эрозии переотложение перлювия и размыв коренных пород явились причиной образования плохо сортированных отложений. Наряду с мегакластами в них погребались блоки оползших с берега пород разного литологического состава и возраста. Эти пестрые по механическому составу отложения, резко отличные от обычных для равнин хорошо сортированных осадков, представляют собой базальные слои мощной (более 300м) осадочной толщи, облекающие неровности глубоко расчлененного рельефа и имеющие скользящий верхнеплиоценовый - эоплейстоценовый возраст. Вскрытые современной эрозией или бурением на разных гипсометрических отметках, эти специфические водные осадки сторонниками оледенений принимаются за морены разных ледниковых эпох.

Из-за недостаточного объема бурения толща осадков, заполняющих переуглубленные долины, все еще слабо изучена. В настоящее время уверенно в ней можно выделить только две толщи. Одна из них представлена описанными выше базальными мореноподобными отложениями, облекающими склоны древних долин, вторая - более или менее хорошо сортированными песчаными алевритами и глинами, занимающими срединные, наиболее удаленные от берегов части этих долин. В отложениях содержатся морская макро- и микрофауна и диатомовая флора, количество которых увеличивается в северном направлении. В зависимости от местных условий (и колебаний климата), ширина полосы распространения многочисленных, выклинивающихся по мере удаления от коренного берега горизонтов мореноподобных отложений и их замещения явно водными осадками, постоянно изменяется. Закономерная смена фаций ледово-водных осадков особенно отчетливо проявляется вдоль склонов древних водоразделов, вокруг высоких выступов коренных пород, перекрытых перлювием. В последние годы этот ряд последовательно сменяющихся по мере удаления от берега бассейна комплексов отложений (галечники базальных слоев - пески - алевриты - глины) некоторые геологи (П.П.Генералов, А.П.Астапов, А.И.Некрасов, Я.Э.Файбусович и др.) ошибочно стали относить к самостоятельным осадочным циклам. Внутри ямальской серии ими выделено пять крупных (100-150м) врезов с субвертикальными границами, каждый из которых заполнен отложениями, включающими несколько свит. Ошибочность этих построений хорошо видна на разрезах, составленных указанными исследователями для районов возвышенностей Мужинский Урал и Люлин-Вор, вокруг которых линии фациальных замещений одновозрастных осадков трактуются как границы между стратонами. Такую искуственно созданную многосотметровую толщу осадков, в несколько раз превосходящую реально существующий разрез отложений переуглубленных речных долин, нельзя было уложить в рамки не только квартера, но и верхнего плиоцена. Как уже отмечалось, решением стратиграфического совещания [91] она ошибочно отнесена к мио - плиоцену.