Применение тектонофизического подхода для составления тектонической модели глубокопогруженных комплексов

этой лицензии, посетите

Объектом структурно-геологического анализа является фрагмент региональной структуры Печоро-Кожвинского мегавала – одной из крупных и протяженных «инверсионных» структур в осадочном чехле Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (рис. 1).

В разрезе чехла ниже подошвы домани-кового горизонта под мегавалом выделяются грабенообразные структуры Печоро-Колвинского авлакогена (палео-рифта).

Согласно принятой схеме тектонического и нефтегазогеологического районирования (Cтруктурно-тектоническая карта Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, 1985; Белонин и др., 2004), Печоро-Кожвинский мегавал (структура I порядка) ограничен Западно-Печорским и ВосточноПечорским разломами и состоит из трех кулисно сочленяющихся приразломных валов (структур II порядка) – Лыжско-Кыртаельского, Мутноматерикового и Лебединского. Валы контролируются разломами, входящими в Припечорскую зону разломов.

Рис. 1. Тектоническая схема Тимано-Печорского бассейна (Ступакова, 2017)

Лыжско-Кыртаельский вал имеет асимметричное строение – его западное крыло взброшено по региональному сдвиго-надвигу, а восточное по разломной зоне сочленяется со смежной Печорогородской ступенью. По поверхности складчатого фундамента рифейско-вендского возраста территория блока находится в зоне протяженных разломов. В разломной зоне по геофизическим данным прослежена полоса пород основного состава, трактуемая как рифейско-вендские рифтогенные вулканиты (Cтруктурно-тектоническая карта Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, 1985), или, как принято в последнее время, базитовые комплексы сутурной зоны тиманид (Пучков, 2010).

Геодинамической причиной деформаций осадочного чехла для рассматриваемой территории, как и для всей региональной структуры Печоро-Колвинского вала, являются тектонические события в смежной части Уральского подвижного пояса. История развития территории с геодинамической позиции, кратко охарактеризованная рядом авторов (Пучков, 1996, 2010), при более внимательном рассмотрении оказывается крайне схематичной.

Методы исследования

Объектом исследования является фрагмент региональной разломной зоны, которая с тектонофизической точки зрения рассматривается не только как плоскость главных сместителей, а как весь объем разреза, в котором проявлены генетически связанные хрупкие и пластические деформации. При этом каждый индивидуальный разлом также должен рассматриваться не как плоскость (как обычно принимается при традиционной сейсмической интерпретации), а как геологическое тело определенной мощности. Внутренняя структура разломной зоны – это совокупность структурных элементов, определяющих ее кинематику, этапность и длительность формирования. Основные элементы внутренней структуры разломной зоны представлены магистральным сместителем

(разрыв 1-го порядка) и разрывами 2-го порядка, к которым относится большая часть нарушений, выявляемых по сейсмическим данным. При отсутствии четких признаков наличия магистрального сместителя дизъюнктивная структура может классифицироваться как «зона сдвига».

При тектонофизическом подходе порядок разлома имеет определенный генетический смысл (в отличие от ранга, т.е. размера разлома, используемого при региональных работах). Понимание соотношений структурных элементов блока, относящихся по размерам к следующему после сместителя порядку, и их взаимоотношения друг с другом в принципе аналогичны тем, которые возникают в разломной зоне между разрывами двух любых смежных порядков (Семинский, 2003, 2005). Авторы при интерпретации внутреннего строения разломной зоны, реконструкции обстановки и истории ее формирования в качестве методологического инструмента использовали тектонофизические представления о структурном парагенезе.

Анализ сейсмических данных изучаемого района

В пределах исследуемой площади наблюдаются типичные примеры сдвиговых структур (цветочные и пальмовые структуры), являющиеся надежными и универсальными индикаторами проявления деформаций сдвига в разрезе осадочного чехла. Отмечен типовой «конический» облик сдвигового веера разломов (совокупность складчатых и разрывных деформаций разного масштаба) в сейсмическом поле. Для сложной структуры сдвига в пределах блока диагностирован индивидуальный набор структурных особенностей проявления сдвиговых деформаций в разрезе, связанных с неоднократностью деформаций, реологической неоднородностью разреза, особенностями кинематики разломов и др. Изменчивость характера и особенности разломов на различных глубинных уровнях учитывалась при картировании разломного каркаса блока (рис. 2).

Рис. 2. Изменчивость облика сдвиговой структуры блока на серии сейсмических профилей

На рассматриваемой территории неоднородность геологической среды изначально определяется структурированностью складчатого фундамента плиты. Ослабленные зоны в его структуре – концентраторы деформаций на этапе девонского рифтогенеза. На синорогенном этапе концентраторами напряжений являлись градиентные бортовые зоны девонских грабенов, над которыми проявляется резко неоднородная сконцентрированная деформация пород в девонско-каменноугольном интервале разреза.

Для тектонической активизации «старых» разломных структур благоприятным является соотношение нового поля напряжения с простиранием «старых» структурных направлений. При разнице между ними менее 30–40° (менее угла скалывания) эти направления становятся местами развития сдвиговых (сколовых) смещений, т.к. скалывание всегда является более выгодным процессом, чем отрыв или сжатие. На иных структурных элементах при общей ремобилизации структурного плана реализуются деформации с различными соотношениями сжатия-растяжения.

Элементы ранне-среднедевонского транс-тенсионного рифтогенного парагенеза в структурном рисунке участка

Структурный план девонского рифтогенного деформационного этапа подвергся интенсивной переработке на последующем синорогенном тектоническом этапе.

Детализация исходной структуры Центрального грабена в пределах рассматриваемой территории ограничена существенным преобразованием его структур наложенными деформациями. Признаки синрифтового характера отложений прослеживаются для толщи эйфельского возраста до кровли доманиковых отложений. Возможно, верхнюю часть этого интервала (выше тимана) следует рассматривать как позднерифтовую или переходную. Характеристику структурных особенностей раннего парагенеза корректно проводить для структурного уровня кровли нижнедевонского разреза (ОГ D1).

Важным проявлением в структурнотектоническом каркасе деформаций раннего рифтогенного тектонического этапа являются: распределение мощностей средневерхнедевонского синрифтового интервала разреза и положение в структуре грабена Центрального поднятия, ориентированного косо по отношению к его бортовой зоне. Предполагается, что Центральное поднятие и, возможно, подобное ему Юго-Восточное на рифтогенном этапе были горстовым присдвиговым поднятиями в составе трансферной зоны, т.е. представляли собой блоки, сочленяющие Центральный грабен с соседней рифтогенной структурой. Рассмотрев Центральное поднятие как трансферную структуру, можно сделать предположение о сдвиговой компоненте деформаций, т.е. его транстенсионной кинематике (структура типа pull-apart basin).

По распределению мощностей в терригенной части девонского интервала разреза Центральное поднятие сходно с бортами грабена, что может быть подтверждением предлагаемой структурной типизации Центрального поднятия. Вероятно, ширина трансферной зоны превышала размеры Центрального поднятия и соответствовала значительной части поздней Центральной разломной зоны.

Релейная рампа Центрального поднятия, как и подобная ей Юго-Восточная структура, заложена на рифтогенном этапе, но существенно реактивирована с усложнением строения и зрелости. В структуре современных рифтогенных осадочных впадин трансферные зоны типа релейной рампы рассматриваются как области тектонического контроля седиментации с локальными условиями для транспорта осадочного материала вдоль бортов и локального улучшения коллекторских свойств отложений.

В целом элементы раннего сдвигового парагенеза проявлены в структуре как разломы на дизьюнктивной стадии полного разрушения с чередованием протяженных участков единого сместителя со значительной амплитудой горизонтального перемещения (в обрамлении Лыжского поднятия) и областей дуплексного строения.

Позднепалеозойскй-раннемезозойский синорогенный этап деформаций района

Этап проявился в формировании транспрессионного структурного парагенеза в результате регионального сжатия, охватившего обширные территории в Тимано-Печорском регионе в приорогенной области относительно растущего Уральского горного сооружения. Региональное левостороннее сдвигание на синорогенном деформационном этапе охватывает практически весь осадочный разрез в пределах исследуемой территории, реализуясь вдоль нескольких субпараллельных сдвиговых ветвей ССЗ простирания (разломы I порядка)

- Припечорской (западной) и Печорогородской (восточной) разломных зон. Синхронное, но, вероятно, неравномерное сдвигание по системе однонаправленных сдвигов сформировало обстановку сдвигового скашивания осадочного чехла с последовательным усложнением структурного рисунка из разноранговых, различных по ориентировке и кинематике разрывных и пликативных структур.

На основании анализа сейсмического материала синорогенный этап рассматривается как суммарный эффект деформаций, наложенных на структуры предшествующего рифтогенного этапа. Согласно имеющемуся материалу, нет возможности разделения собственно синорогенных и более поздних деформаций. Особенностью деформаций синорогенного этапа является сложное пространственное соотношение в распределении пликативных и дизъюнктивных элементов. На нижнем, синриф-товом структурном уровне (до кровли доманика) фиксируется обновление разломов, усложнение строения сдвиговых вееров, местами видны проявления локальной «инверсии» по разломам. На верхнем структурном уровне (выше кровли доманика) наблюдаются сложные соотношения разрывных и пликативных деформаций в суммарном эффекте формирования сводового инверсионного поднятия (рис. 3).

Левосторонняя общая кинематика и значительная амплитуда горизонтальных смещений синорогенного этапа диагностируются по: характерному сигмоидальному развороту разломных зон и в их пределах дуплексов; ориентировке разломов III порядка; общему вытягиванию (с продольным удлинением) впадины в направлении магистрального смещения. Корректное количественное определение величины горизонтальных смещений проблематично из-за неоднократного сдвигания, отсутствия уверенных структурных реперов, сложной разломной тектоники и качества сейсмического материала.

Результаты работ и их обсуждение

По результатам интерпретации сейсмических данных, структурных рисунков, с учетом распределения мощностей отложе- ний, с применением основ тектонофизики составлена тектоническая модель территории исследования с обозначением основных тектонических и тектоно-седиментационных структур (рис. 4).

Рис. 3. Проявление синорогенной (и посторогенной) инверсии на сейсмических разрезах

Рис. 4. Предлагаемое тектоническое районирование территории исследования

Припечорская зона разломов и Печорогородская зона разломов – две субпараллельные зоны крупных региональных разломов (I порядка); разломные зоны, проявленные на всех уровнях осадочного чехла и в складчатом основании территории. Разломные ограничения систем впадин Печоро-Колвинского рифта, главные региональные разломы в структуре Лыжско-Кыртаельского вала. Печорогородская зона разломов – восточная часть территории блока, плечо (приподнятое крыло) Лыжского грабена, отличающаяся относительно менее контрастным тектоническим рельефом, сокращенными мощностями средне-верхнедевонского разреза. Разграничение Печорогородской ступени и смежной Лыжской впадины осложнено масштабными сдвиговыми смещениями, приуроченными к тектонической границе этих двух структур на рифтовом уровне, и крайним усложнением зоны их сочленения на этапе синорогенных деформаций. Относительно менее деформированная часть ступени это восточная часть блока, ограниченная Сигавейской разломной зоной.

Центральная разломная зона (структура II порядка) – широкая зона проявления сдвиговых деформаций, охватывающая бортовую часть Печорогородской ступени и краевую прилегающую часть Лыжской впадины. Наиболее сложно построена область в пределах блока, где зона крупных тектонических нарушений, рассекающих весь блок, с наибольшими наблюдаемыми как вертикальными, так и горизонтальными амплитудами смещения значительной части осадочного разреза. В пределах Центральной разломной зоны выделены следующие тектонические элементы. Западное поднятие – наиболее амплитудный сдвиг в пределах участка исследований. Центральное поднятие – горстообразное блоковое поднятие на уровне средне-верхнедевонского интевала разреза, в вышележащем разрезе – сводовое дезьюнктивно-пликативное поднятие – кулисный сегмент Лыжско-Кыр-таельского вала. Самая возвышенная и амплитудная часть в пределах Центральной разломной тектонической зоны. Юго-Восточное поднятие – горстообразное поднятие.

Восточная разломная зона (структура II порядка) предположительно является восточным ограничением Центральной тектонической сдвиговой зоны. С востока зона ограничена Восточным поднятием – в краевой, наиболее нарушенной разломами части Печорогородской ступени.

Северо-Западная разломная зона (струтура III порядка) – тектоническая зона, ограничивающая с северо-запада Центральный грабен и северную периклиналь Западного поднятия. Северо-Западное поднятие – ассиметричное приразломное поднятие в пределах северной сдвиговой кулисы Северо-Западной разломной зон.

Выводы

Проведенные исследования позволили: типизировать и ранжировать разрывные нарушения на генетической основе (при анализе сейсмического материала и построении разломного каркаса); обосновать последовательность и этапность формирования элементов структурно-тектонической модели; установить влияние постседиментационных сдвиговых смещений на распределение мощностей (и фаций) в геологическом разрезе территории.