Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность

Подождите немного. Документ загружается.

ОСЛДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

111

Поздний девон

ранний

карбон

Антлерская

орогения

КАЛИФОРНИЯ

Столкновение вулканической дуги,

и краевого океанического бассейна,

поднятие и надвигание пелагических

осадков

НЕВАДА

Тектоническое

перемещение _

Надвиг Робертс-

Маунт

,,иг

НЕВАДА ЮТА

-М-

-J

п—^

_- — __

• • •

л t

I L

—

* * . • I 4V/ л

<•

LLIx

РИС.

4.10, Модель позднепалеозойской тектоники растяжения и сжатия в за-

падной части Кордильер, США

([60],

с упрощениями). / — вулканомиктовые

граувакки, аргиллиты и конгломераты; 2 — плутонические породы; 3 — вул-

канические брекчии, туфы и массивные порфиритовые лавы; 4—-доломиты;

5 — известняки; в — кварциты; 7 — пелагические осадочные породы, главным

образом граптолитовые сланцы и кремни; 8 — базальтовые лавы, местами

имеющие подушечную текстуру.

относительно простая модель чередующихся фаз субширотного

сжатия и растяжения была усложнена после выяснения воз-

можности значительных перемещений к северу крупных участ-

ков берегового пояса

[254].

112

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

КОМПЛЕКСЫ ПОРОД

РАЙОНЕ

НЕЙРИЗ

Слои Гарбур

более

молодые отложения

Офиолить/

Ширил

Слои

Бадтеган

Серия

Пачокун

Слои Далнашин

Формация Сарвак

ОМАНСКИЕ

ЭКВИВАЛЕНТЫ

Маастрихтские

более

молоды? отложения

Одзиолиты

Сумаиль

Верхние покровы Хавасина

(с

Оманскими экзотическими

блоками)

Нижние покровы

Х&шим

Формация Мути

Группа Kajua

РИС.

4.11. Сравнение структурно-стратиграфических комплексов Оманских

гор и района Нейриз в южном Иране

[188].

Теперь обратимся к Старому Свету, где линейная зона офио-

литовых комплексов и связанных с ними меланжей, протяги-

ваясь от Омана через южный Иран и южную Турцию до Кипра,

является следом столкновения континентов, произошедшего

в позднемеловое время. Геология слабо меняется по простира-

нию этой зоны, а сходство между Оманом и южным Ираном

особенно велико [166, 188], Мощная серия мелководных карбо-

натов, верхи которой относятся к сеноману, перекрывается ди-

ким флпшем —- хаотической смесью известняковых блоков

в сланцеватой глинистой основной массе. Выше по надвигу за-

легает мощная серия радиоляритов с прослоями турбпдптных

обломочных известняков, содержащих окаменелости три аса,

юры и мела. Выделяется несколько надвиговых пластин,

а вблизи кровли аллохтона залегает толща с огромными оли-

столитамп пермских и триасовых известняков. Главная офиоли-

товая серия в свою очередь надвинута па радиоляриты, а весь

комплекс с несогласием перекрыт маастрихтскими и более мо-

лодыми известняками, что определяет верхний возрастной пре-

дел столкновения континентов (рис. 4.11).

Предлагаемые для этих двух районов интерпретации в целом

сходны. В течение какой-то точно не определенной части мезо-

зойского времени новая океаническая кора генерировалась к се-

веру от карбонатной платформы Аравии, край которой под

ОСАДКОНЛКОПЛЕПИС И ТЕКТОНИКА ИЗ

ЮЗ

Карбонатная

платформа,

,Пересшзоние \ Радиоляриты

иэвесмшстых

с турбиоитами

турбидитов:

отдельными

и ллаяатармт зкзотическими

ныхимесшля-

\ блоками

I К08

Радиоляриты

базальтами

и крутыми

экзотическими

блоками,

источник которых

меизеестен

Уровень

моря

: V

•ii^ii^^^L ^

Vi'^ -^T^i -}>\

1 CEHOMAH

— - • —

л й А

Z КОНЬЯК-КАМЛАИ

Поднятие

ц зрозия

надвинутого

комплекса

РАННИЙ

МААСТРИХТ -

СЕРЕДИНА

МААСТРИХТА

РИС.

4.12. Модель поздпемеловой структурной эволюции района ^Нейриз

в южном Иране

[1ь8].

/ — известняки карбонатной платформы; брекчии;

3 — мергели; 4 — известняковая пластика песчаной размерности; 5— офио-

литы; 6 — радиоляриты; 7—надвиги.

влиянием тектоники растяжения опускался по сбросам. Карбо-

натные осадки транспортировались в глубоководную зону, обра-

зуя там турбидитные прослои и горизонты экзотических глыб

среди кремнистых пелагических илов, отлагавшихся прямо на

океанических базальтах. Во время последующей позднемедовоп

фазы сжатия эти глубоководные осадки были надвинуты на юг

и юго-восток поверх карбонатной платформы; начало надвига-

ния маркируется погружением внешнего края платформы и

8 Заказ № 389

ОСЛДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

KHt

РИС.

4.13. Цикл Уилсона: открытие океана, субдукция и столкновение кон-

тинентов [32¾.

формированием олистостромы (дикого флиша) в подошве дви-

гающегося покрова. Обдукция офиолитовой пластины означает

окончательное закрытие древнего бассейна (рис. 4.12).

Установлено несколько ярко выраженных параллелей с ниж-

ним палеозоем северных Аппалачей. Так, нижние покровы Xa-

васина и серия Пичакун, мелкие олистолиты которых связаны

с разрушением карбонатной платформы, напоминают брекчию

Кау-Хед Ньюфаундленда. Сланцы Далнашин и Мути по текто-

А.

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА 115

нической обстановке накопления аналогичны сланцам Норман-

скилл, и в обоих случаях дикий флиш располагается в подошве

надвига.

Весьма близкая история структурного совмещения была вы-

явлена при изучении фациально почти идентичных пород гор

Отрис в Греции

[443].

Заметные отличия от района Персид-

ского залива состоят в том, что карбонатная платформа распо-

лагалась на северо-востоке и что надвигаипе происходило не-

сколько раньше — в позднеюрское и раннемеловое время.

История этих и других регионов создает основу для общей

модели тектонической эволюции как последовательного откры-

тия п закрытия океанических структур с ранней стадией откры-

того океана, более поздней стадией остаточного бассейна и фи-

нальной стадией столкновения континентов. Так как эта модель

впервые была предложена Уилсоном, она известна как цикл

Унлсоиа (рис. 4.13),

ПРОГИБАНИЕ ПЛАТФОРМЕННЫХ ОБЛАСТЕЙ

Считается, что, несмотря на многочисленные сложности и

неопределенности, многие геологические процесы (в том числе

и осадконакопление), происходящие на границах плит, по край-

ней мере в общих чертах сравнительно хорошо поняты. Форми-

рование бассейнов осадконакопления внутри платформенных

областей значительно более загадочно [38]. Эти прогибы ни

в коей мере не могут повсюду рассматриваться только как ав-

лакогены или отмершие ветви и, следовательно, как побочные

продукты растяжения в связи с событиями на границах плит.

Рассмотрим для примера бассейн Мичиган в центральной ча-

сти США. Его осадочный разрез отражает историю постоянного

прогибания в течение большей части палеозоя, но прогиб имеет

почти круглую форму и остается недеформированным. Хэксби

и др. [203] считают, что его форма и размеры являются серьез-

ным свидетельством изгиба литосферы под нагрузкой, горизон-

тальные размеры которой малы по сравнению с радиусом из-

гиба. Они разработали термальную модель эволюции, при ко-

торой в литосферу первоначально внедряется мантийный диапир.

Габбро при этом переходит в эклогит, под грузом которого

бассейн прогибается по мере охлаждения за счет теплопровод-

ности.

Эту модель отрицает Мак-Кензи

[312],

который считает не-

вероятными необходимые для нее фазовые переходы. Если про-

исходит термальное сжатие, оно должно было предваряться пе-

риодом крупномасштабного поднятия, сопровождавшегося зна-

чительной эрозией, а свидетельств этому нет ни в Мичиганском,

116

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

ни в других прогибах, таких, как бассейн Северного моря или

Паннонская впадина Венгрии.

Мак-Кензп предпочитает модель, включающую начальную

фазу растяжения, сопровождающегося сбросообразоваиисм и

погружением. Затем литосфера утолщается за счет отвода тепла

к поверхности, и далее происходит медленное погружение без

образования крупных сбросов. Как признает Мак-Кензп, глав-

ным препятствием для этой модели является слишком большая

величина растяжения, так как только для накопления 4,5 км

осадков необходимо расширение бассейна вдвое. С другой сто-

роны, она, по-видимому, хорошо согласуется с историей многих

авлакогенов, поскольку на ранней стадии в них развиваются

грабены, вслед за чем начинается общее прогибание.

Полная оценка этих или других геофизических моделей вы-

ходит за рамки этой книги, но следует еще раз подчеркнуть, что

большая часть данных, необходимых для такой оценки, должна

быть получена путем тщательного стратиграфического и фа-

циальпого анализа формаций и эволюции платформенных про-

гибов. Только с помощью таких исследований можно правильно

ответить на целую серию важных вопросов: каковы были формэ

и размеры прогиба? Как долго он существовал? С какой ско-

ростью погружался? Изменялась ли эта скорость систематиче-

ски? Была ли связь с разрывами в фундаменте прогиба и на

его краях?

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ

Хотя систематическое изложение вопросов геологии место-

рождений полезных ископаемых выходит за рамки этой книги,

здесь уместно рассмотреть (в связи с современными откры-

тиями) северную часть Северного моря в качестве яркого при-

мера того, как взаимодействие осадконакопления и тектоники

контролирует нефтегазовые месторождения в том регионе, ко-

торый стал крупной нефтеносной провинцией.

Теперь известно, что под Северным морем расположена

крупная мезозойская тафрогенная зона с центральной систе-

мой грабенов, протянувшейся вдоль длинной оси бассейна и ха-

рактеризующейся развитием наклоненных и ограниченных сбро-

сами блоков. Нефтеносные районы тесно связаны с этой систе-

мой грабенов [418, 514], что указывает на определенную

причинную связь. Северная часть Северного моря стала крупной

нефтегазоносной провинцией вследствие комбинации факторов.

Здесь расположен глубокий бассейн осадконакопления, в кото-

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

117

ром богатые органическим веществом глинистые сланцы пере-

слаиваются или соприкасаются по разрывам с пористыми пе-

сками, а температуры, необходимые для превращения органи*

ческою вещества в нефть и газ, достигаются сочетанием

глубокого погружения и высокого геотермического градиента

вдоль осп рифта, где земная кора утонена. Многочисленные

нефтяные ловушки формируются при структурообразующих

движениях, синхронных с осадконакоплением.

В настоящее время нефть и газ извлекаются из коллекторов

трех типов: палеоценовых песков (площадьФортис), маастрихт-

ского и датского мела (площадь Экофиск) и из юрских песков

(площади Брент п Пайпер). Каждый тип месторождений имеет

характерные черты. Особенность палеоцена состоит в переслаи-

вании пачек неслоистых песков, которые считаются отложе-

ниями глубоководных зернистых потоков, с менее пористыми

турбидитными песчано-слаицевыми пачками, образованными

в результате подъема и размыва каледонского фундамента

Шотландии и подводного Шетландского плато. В отличие от

других крупных нефтеносных площадей, таких, как дельтовые

комплексы Миссисипи и Нигера, здесь еще не открыты крупные

нефтяные месторождения во фронтальной зоне дельты, там, где

пески в направлении к центру бассейна переходят в глинистые

сланцы. Месторождения в меле необычны; хотя мел часто бы-

вает очень пористым (до 35 %), он обычно слабопроницаем,

так что поровая жидкость не может быть извлечена. И дейст-

вительно, в некоторых нефтеносных районах Среднего Востока

мел играет роль кэпрока. Вероятно, наиболее важным факто-

ром,

создающим высокую -проницаемость, наряду с пористостью

является образование трещин растяжения в результате купо-

ловидных поднятий мела над диапирами пермской соли, хотя

могут влиять и другие постседиментацнонные факторы.

Но больше всего месторождений содержится в юрских песках

грабена Викинг между Шетландским плато и Норвегией. Это

отлагавшиеся в аллювиально-лольтовых и мелководноморских

условиях пески Статфьорд, относящиеся к самым верхним го-

ризонтам триаса и основанию юры, и наиболее важные в прак-

тическом отношении аллювиал ьно-дельтовые бат-байосские пе-

ски Брент. Третья, оксфорд-кимерпджская толща песков Пайпер

выполняет субширотный бассейн Мори, который пересекает

главную систему грабенов. Это мелководноморские пески, обра-

зованные при перемыве подстилающих песков Брент в начале

позднеюрской трансгрессии.

Различные типы месторождений в юрских песках показаны

на рис. 4.14, а три типа ловушек в них —на рис. 4,15. Наиболее

важны месторождения, связанные с наклонными сбросами. На

месторождении Брент сбросообразованпе в конце средней юры

118

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

РИС.

4.15. Три главных типа нефтяных ловушек в юрских породах Северного

моря

[418].

/ — современные, третичные и меловые отложения: 2 — верхняя

юра; 3 — средняя юра; 4 — нижняя юра (лейас); 5—триас; 6 — каледонский

метаморфический фундамент.

А.

ОСЛДКОПЛКОЛЛЕИПЕ И ТЕКТОНИКА

119

и в конце юры привело к несогласному контакту песчаных кол-

лекторов Бреит н Статфьорд с верхнеюрскимп и нижнемело-

выми сланцами, выполняющими роль кэпрока. Не вызывает

сомнений

что нефтсматсринскнми породами являются сильно

битуминозные сланцы кимериджа.

Нефтеносные районы вначале были оконтурены методом от-

раженных волн, и пока доказана выгодность эксплуатации

только структурных ловушек, но поскольку цена нефти продол-

жает расти все быстрее, будет уделяться внимание и возмож-

ным стратиграфическим ловушкам, которые сейчас имеют

только второстепенное значение. Тогда вступит в игру вся изо-

бретательность аналитика фаций, например, при выявлении си-

стем дельтовых или подводных русел или зон выклинивания

песков среди сланцев.

•

Современные шельфовые моря занимают лишь ограниченные

участки окраин континентов и должны в соответствии с этим

называться

периконтинентальными.

В противоположность этому

в прошлом в течение длительных интервалов времени мелко-

водные моря распространялпсь глубоко во внутренние части

континентов. Термин

шельф

кажется неприменимым для этих

морей, которые обычно описываются как

э пи континентальные

или

эпейрические.

Фациальные комплексы, отражающие суще-

ствование эпиконтпнентальных морей, резко отличны от мелко-

водных «эвгеосинклинальных» комплексов. Для них характерны

прежде всего кварцевые песчаные породы [У автора — орто-

кварциты. —

Ред.],

осадки карбонатных платформ, глины,

сланцы и аргиллиты, обычно содержащие обильные остатки

бентосной мелководной фауны.

Другим важным отличием отложений эпиконтинентальных

морей от осадков, связанных с интенсивными тектоническими

движениями, является то, что отдельные слои или пачки часто

прослеживаются на большие расстояния с очень небольшими

фацпальньши изменениями или без них. Можно проиллюстри-

ровать это происшедшим со мной случаем. Для своей доктор-

ской диссертации я проводил детальное исследование фаций

голубого лейаса южной Англии — тонкослоистой толщи извест-

няков, мергелей и аргиллитов нижнеюрского (геттангского и

синемюрского) возраста. Классический разрез побережья Дор-

сета стратиграфически был уже хорошо изучен, и различные

слои известняков были известны под такими колоритными гор-

няцкими названиями, как «ублюдок» и «свиной навоз».

Через несколько лет мне показывали серию пластов того же

возраста на востоке Парижского бассейна, т, е. на 430 км во-

сточнее. Мой французский гид был изумлен, когда я смог опре-

делить положение границы геттанга и синемюра с точностью до

полуметра только на основании диалогического сходства с по-

родами Дорсета. Мой дальнейший опыт убедил меня э том, что

это мог бы сделать любой, кто детально исследовал этот тип

фации, н я рискую утверждать, что для таких отложений лате-

ДРЕВНИЕ

ЭПИКОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ МОРЯ