Геология и полезные ископаемые России. В шести томах. Том 2. Западная Сибирь

Подождите немного. Документ загружается.

рый, испытывая на себе воздействие мантийных процессов, передает их влияние в

верхней зоне земной коры, предопределяя ее современную структуру.

Поверхность Мохоровичича, которая имеет глобальное распространение и ко-

торую принято считать кровлей верхней мантии, по современным представлениям

образует переходную зону мощностью в несколько километров.

На основе разработанной в СНИИГГиМС методики проведены исследования

мощности литосферы Сибири и сделана оценка плотностных ее параметров [Atlas...,

1995]. Для определения глубины залегания кровли астеносферы использовались

данные по мощности теплового потока и моделирование в гравитационном поле

гидростатически уравновешенных блоков литосферы. Исследования базировались

на материалах ГСЗ, а расчеты проводились по отношению к параметрам, принятым j

для стандартной модели, до глубины 250 км.

В Западной Сибири проанализированы материалы вдоль 12 геотраверсов общей

протяженностью 20 тыс. км. Толщина литосферной оболочки в пределах Западной

Сибири составляет 80-160 км. В пределах Алтае-Саянской складчатой области

мощность литосферы составляет 100 км. На юге плиты в виде узкой полосы по ши-

роте Омск-Новосибирск выделяется узкая зона, где мощность литосферы достигает

150 км. В пределах Западно-Сибирской плиты наблюдается сокращение мощности

литосферы от районов обрамления к ее центральным частям. В центре плиты выде-

ляются две зоны пониженной плотности литосферы (рис. 3).

Подкоровая литосфера отличается высокими плотностными параметрами.

МОЩНОСТЬ И ПЛОТНОСТНАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Мощность земной коры в пределах Западной Сибири изменяется от 36 до 60 км

(рис. 4). Минимальные ее значения отмечаются на севере Западно-Сибирской пли-

ты, а максимальные - в горном обрамлении Алтая и Саян. На фоне общего регио- !

нального погружения поверхности М в сторону горного обрамления на сейсмиче-

ских разрезах выделяются крупные ундуляции рельефа амплитудой 3-8 км. Наибо-

лее резкие перепады глубин амплитудой 5-8 км устанавливаются в зоне сочленения

плиты с Сибирской платформой. Перепады глубин на границах с другими региона-

ми колеблются от 3 до 6 км. По особенностям строения рельефа поверхности М За-

падная Сибирь разбивается на Приуральскую, Приказахстанскую, Приенисейскую, :

Центральную и Алтае-Саянскую зоны. !

Приуральская зона. Характеризуется относительно плавным подъемом поверх- [

ности М от Уральской складчатой системы (52-44 км) к Центральной зоне (36-

40 км). Эта тенденция сохраняется вдоль всей Приуральской зоны. Граничная ско- ,

рость по поверхности М в этой зоне изменяется от 8,3 до 8,5 км/с. •

Приказахстанская зона. Поверхность М здесь также испытывает подъем к I

Центральной зоне плиты от 50 до 38 км. Для этой зоны граничные скорости на гра- [

нице М равны 8,2-8,4 км/с. j

Приенисейская зона. Имеет более сложный рельеф поверхности М. Здесь для '

поверхности М отмечаются наиболее резкие перепады глубин и широкий диапазон .

граничных скоростей (от 8,0 до 8,7 км/с). Эта зона прослеживается на севере до I

Усть-Енисейской впадины. ;

Центральная зона. Характеризуется наименьшими отметками глубин до по-

верхности М (36^2 км) и наибольшей мощностью мезозойско-кайнозойских отло-

жений. Рельеф поверхности М здесь также испытывает ундуляции амплитудой 2—

4 км, причем опущенные блоки соответствуют сводовым поднятиям фундамента, ;

Рис. 3. Мощность литосферы Западно-Сибирской плиты и вариации плотности ее подкоровой

части (по В. С. Суркову, П. И. Морсину).

1 - изопахиты, км; 2—4 - плотность подкоровой части литосферы: 2 - области относительно высокой

плотности; 3- области относительно низкой плотности; 4- области средней плотности; 5-7- границы: 5-

Западно-Сибирской плиты, 6 - Алтае-Саянской области, 7 - государственная Российской Федерации.

•42

Рис. 4. Схема мощности земной коры Западной Сибири (по В. С. Суркову, В. Н. Крамнику,

П. И. Морсину, Л. В. Смирнову).

1 - изопахиты, км: а - основные, б - вспомогательные; 2-4 - границы: 2 - Западной Сибири, S - Алтае-

Саянской области, 4 - государственная Российской Федерации.

5E -Красноярск

-'•'""'X

Рис. 5. Плотность земной коры до 20 км (по В. С. Суркову, П. И. Морсину).

1-5 - плотность земной коры, г/см

: 1 - от 2,65 до 2,7, 2 - от 2,70 до 2,75, 3 - от 2,75 до 2,80, 4 - от 2,80

до 2,85, 5 - 2,85 до 2,90; 6-8 - границы: 6 - Западной Сибири, 7 - Алтае-Саянской области, 8 - государствен-

ная Российской Федерации.

Рис. 6. Плотность земной коры (по В. С. Суркову, П. И. Морсину).

А - глубже 20 км, Б - верхней мантии (глубина 75 км).

1-8 - плотность, г/см

: 1—4 - земной коры глубже 20 км (1 - от 2,85 до 2,90, 2 - от 2,90 до 2, 95, 3 - от

2,95 до 3,0, 4- от 3,0 до 3,05), 5-8- верхней мантии (глубина 75 км) (5-3,14, б-3,37, 7-3,40, 8-4,34); 9-

II - границы: 9- Западной Сибири, 10- Алтае-Саянской области, 11 - государственная Российской Феде-

рации.

таким как Сургутский, Нижневартовский, Александровский. Повышенными отмет-

ками глубины залегания поверхности М характеризуются области Мансийской

синеклизы, Усть-Тымской и Нюрольской впадин.

На всех сейсмических разрезах зоны рифтов характеризуются наибольшими

мощностями мезозойско-кайнозойских отложений. На границе М в пределах зоны

наблюдаются низкие граничные скорости и наименьшие глубины залегания поверх-

ности Мохоровичича. К востоку и западу от этой зоны кровля верхней мантии по-

гружается, а граничные скорости на ней увеличиваются от 8,2 до 8,4 км/с.

Алтае-Саянская зона. В ее пределах поверхность М в целом зеркально отража-

ет рельеф дневной поверхности. Однако эта зависимость существенно осложнена

структурно-плотностной неоднородностью земной коры. Глубины до поверхности

М варьируют от 39 до 60 км. При анализе строения поверхности М здесь намечают-

ся приподнятые и опущенные блоки, которым в рельефе дневной поверхности отве-

чают палеозойские впадины и разделяющие их поднятия. Наибольшая глубина по-

гружения современной подошвы земной коры зафиксирована под южной частью

Горного Алтая (57-60 км), тогда как в его северной части эта поверхность опущена

до 52-54 км. Под Салаиром, Кузнецким Алатау мощность земной коры составляет

45-48 км, а под Кузнецкой и Минусинскими впадинами сокращается до 39-42 км.

В пределах Тувы глубины до поверхности М около 54 км. Граничные скорости по

поверхности М в пределах Алтае-Саянской области по данным ГСЗ изменяются в

широких пределах 8,0—8,35 км/с.

Мощность консолидированной земной коры в пределах Западной Сибири из-

меняется от 24 до 60 км. Максимальные ее значения тяготеют к горному обрамле-

нию, а минимальные к центральным и северным районам плиты.

На рис. 5 показано распределение плотности горных пород консолидированной

земной коры Западной Сибири до глубин 20 км. Максимальные плотности пород

(2,80-2,85 г/см

) тяготеют к Приуральской части плиты, а также к зонам грабен-

рифтов (особенно в Колтогорско-Уренгойском). В блоках, расположенных между

грабен-рифтами, плотности пород существенно ниже (2,65-2,70 г/см). Уменьшен-

ные плотности пород верхней части коры отмечаются в пределах Уват-Ханты-

мансийского срединного массива (2,78-2,70 г/см").

Для глубин от 20 км до поверхности среднее значение плотности пород состав-

ляет 2,90-3,00 г/см

. Повышенные плотности пород в этом слое отмечаются на севе-

ре плиты (2,95-3,05 г/см

) (рис. 6, А).

Консолидированная земная кора Алтае-Саянской складчатой области разбита

на блоки от 25 до 150 км. При переходе от блока к блоку границы в консолидиро-

ванной коре претерпевают разрыв сплошности со смещениями по вертикали.

В пределах верхней части консолидированной коры (меньше 20 км) плотности по-

род изменяются от 2,70 до 2,90 г/см

. Существенно повышены плотности в пределах

Бийско-Катунского массива, Уйменско-Лебедского прогиба. До 2,81 г/см" повышена

плотность в восточной части Алтае-Саянской складчатой области, включающей в

себя Тувино-Монгольский устойчивый массив. Понижены плотности гранито-

метаморфического слоя в Хакасском устойчивом массиве и в области сочленения

Восточного Саяна со структурами Сибирской платформы. Плотность пород в Са-

лаиро-Кузнецком районе не превышает 2,75 г/см". Нижняя часть консолидирован-

ной земной коры (глубже 20 км) отличается значительной дифференциацией плот-

ности, изменяющейся в диапазоне 2,9-3,05 г/см', причем значительно повышены

плотности в Горном Алтае и несколько разуплотнены породы в Восточном Саяне.

В верхней мантии также отмечается значительная плотностная дифференциация

(рис. 6, Б).

РЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТИ КОНСОЛИДИРОВАННОЙ КОРЫ

Кровлей консолидированной коры является поверхность глубокометаморфизо-

ванных покровно-складчатых образований, представленных палеозойскими и до-

кембрийскими породами (рис. 7). В пределах Алтае-Саянской складчатой области

они выходят на поверхность. Сведения о глубинах залегания и составе пород этой

поверхности в пределах Западно-Сибирской плиты получены по данным бурения и

МПВ. Во впадинах Алтае-Саянской области они получены по данным ГСЗ и из рас-

чета глубин по потенциальным полям.

Комплексный анализ материалов глубокого бурения, сейсморазведки, а также

гравиметрии и магнитометрии позволил составить представление о строении релье-

фа поверхности консолидированной коры Западной Сибири.

В Приуральской части эта поверхность образует моноклиналь, погружающуюся

к центру плиты до 4 км и осложненную рядом положительных и отрицательных

структурных форм сравнительно небольшой амплитуды северо-восточного прости-

рания, согласующихся с простиранием структур Урала. Как правило, положитель-

ным структурам по поверхности консолидированной коры в плане соответствуют

отрицательные аномалии силы тяжести и преимущественно отрицательные анома-

лии магнитного поля, а прогнутым зонам - положительные аномалии силы тяжести

и главным образом положительные аномалии магнитного поля.

В центральной и северной частях плиты в рельефе поверхности консолидиро-

ванной коры выделяются линейные зоны поднятий и прогибов северо-западного

простирания. На юге глубины залегания пород этого комплекса не превышают 2,5-

3 км на поднятиях, а в прогибах они возрастают до 4 км. На севере кровля консоли-

дированной коры резко погружается на большие глубины. Здесь на поднятиях она

Рис. 7. Рельеф поверхности консолидированной коры Западной Сибири (по В. С Суркову,

О. Г. Жеро, В. Н. Крамнику, Л. В. Смирнову).

1 - изогипсы поверхности консолидированной коры, км; 2 - глубинные разломы; 3-5 - границы: 3 - За-

падной Сибири, 4 - Алтае-Саянской области, 5 - государственная Российской Федерации.

залегает на глубинах от 4,5 до 6,5 км, а в прогибах - от 6 до 11 км. Как и для При-

уральской части плиты, зоны линейных поднятий в гравитационном и магнитном

аномальных полях отражаются преимущественно отрицательными аномалиями, а

разделяющие их прогнутые зоны - положительными аномалиями силы тяжести и

магнитного поля.

В восточной части плиты кровля консолидированной коры характеризуется

резкими перепадами глубин. Здесь глубокие брахиформные депрессионные зоны

разделяются поднятиями горстового типа. Глубина залегания этой поверхности в

депрессиях превышает 8 км, а на поднятиях - 3 км. На северо-востоке в Усть-

Енисейской впадине кровля рельефа консолидированной коры погружается на глу-

бину 10-12 км. В восточной части плиты, в противоположность ее западным и цен-

тральным зонам, депрессионные зоны в гравитационном поле отражаются отрица-

тельными и преимущественно положительными аномалиями магнитного поля, а

разделяющие их поднятия горстового типа- положительными аномалиями силы

тяжести, положительными и отрицательными аномалиями магнитного поля.

На юге, в Приказахстанской части плиты, кровля консолидированной коры об-

разует моноклиналь, осложненную рядом положительных и отрицательных струк-

турных форм, имеющих простирание, согласное направлению структур Центрально-

го Казахстана. Глубина залегания этой поверхности на поднятиях составляет 2—

2,5 км, а в прогибах - 3,5-4 км.

В пределах Алтае-Саянской складчатой области максимальные глубины до по-

верхности консолидированной земной коры зафиксированы в Кузнецкой впадине -

глубже 10 км. В Северо- и Южно-Минусинских, Тувинской впадинах и Уйменско-

Лебедском прогибе кровля консолидированной земной коры погружена на 6-8 км, в

Рыбинской и Назаровской впадинах - до 4 км. В горных районах поверхность кон-

солидированной земной коры приподнята до отметок +2-+3 км.

Таким образом, кровля консолидированной коры Западной Сибири имеет до-

статочно сложное строение. Она характеризуется большими перепадами глубин,

дизъюнктивными нарушениями и общим погружением поверхности в северном на-

правлении. Судя по составу пород, вскрываемых глубокими скважинами, значениям

граничных скоростей и характеру отражения рельефа поверхности в гравитацион-

ном и магнитном аномальных полях, вещественный состав в кровле консолидиро-

ванной коры очень разнообразен.

ТЕКТОНИКА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

ТЕКТОНИКА ДОКЕМБРИЯ И ПАЛЕОЗОЯ

Западная Сибирь в тектоническом отношении представляет собой часть моло-

дой Урало-Сибирской платформы.

Алтае-Саянская горно-складчатая область рассматривается как щит, а Западно-

Сибирская низменность, выполненная мощной толщей мезозойско-кайнозойских

осадков, является эпигерцинской плитой молодой платформы.

Фанерозойская история Западной Сибири четко подразделяется на два крупных

этапа, характеризующихся специфическими особенностями ее тектонического

строения [Сурков и др., 1998].

1. Рифейско-палеозойский этап (1600-250 млн лет).

2. Мезозойско-кайнозойский этап (250-0 млн лет).