Доклады Блэкберн: Палеозойский период Западной Сибири
Тектоническое развитие Западной Сибири в палеозойский период неисследованной территории
Грехем Блэкберн Blackbourn Geoconsulting
Kристаллический фундамент и отложения палеозойского периода в пределах бассейна Западной Сибири пробурены множеством скважин, а за последние декады проведены всесторонние геофизические исследования. Тем не менее, хотя общая литология и распределение различных типов фундамента довольно хорошо известны, отсутствие обнажения пород в пределах самого бассейна препятствует проведению исследований месторождения, которые позволят изучить непосредственно структурные отношения. Скважины в центральной части бассейна и Карского моря прошли только самые верхние участки толстых палеозойских интервалов, где они находятся. Поэтому эволюция бассейна в ЗСБ, от докембрийского до триасового периодов, в основном выводится на основании окружающих районов, где проведение подробных исследований обнаженных пород было возможным.
На запад и восток от ЗСБ располагаются кратонные блоки восточно-европейской платформы (западнее Урала) и, соответственно, Сибирская платформа. Несмотря на это, эволюция ЗСБ, похоже, также тесно взаимосвязана с эволюцией тектонических поясов на юге и юго-востоке Казахстана, других частей Центральной Азии и на восток в сторону Монголии и Китая. В действительности в настоящее время общепризнано, что большинство центральных и южных частей ЗСБ, включая участки с расположением большинства известных углеводородов, покрыты корой, схожей с корой Казахстана. Поздняя история докембрийского и ранняя история палеозойского периодов участка остается в основном гипотетической, а толкования различных авторов имеют значительные отличия в деталях, но на фоне единодушного согласия относительно общей структуры. Сенгор (Sengör) и другие (1994) предполагают, что раскалывание, начиная от вендского до камбрийского геологических периодов вдоль окраины объединенного Восточно-Европейского Сибирского протоконтинента вызвало разделение этих двух континентальных блоков, вместе с образованием Кипчаковской дуги, которая удалилась от континентальных блоков, разделяя их от Туркестанского океана. Океанический бассейн, который открылся между континентами и Кипчаковской дугой (Ханты-Мансийский океан), начался снова закрываться к середине силурийского периода путем субдукции – пододвигания под Уральский край тектонической плиты Восточно-Европейского блока.
Кипчаковская дуга разломалась на серию сегментов, один из которых соответствовал блоку земной коры будущего «Казахстана». Тем временем Сибирь и Восточная Европа начали вращаться относительно друг друга по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно, завлекая различные фрагменты дуги в пространство между ними и растягивая их способом, похожим на сушку белья в старомодных прачечных, где белье растягивалось и раскатывалось в пространстве между двумя валами. Это привело к крупномасштабным тектоническим нарушениям, вызванным горизонтальным смещениям. Буслов и другие авторы (2003) толкуют чрезвычайно похожее тектоническое погружение в это время (Рис. I.2.1 и I.2.2), которое продолжалось во время закрытия Уральского и Южно-Монгольского (или Монголо-Охотского) океанов. Образовавшиеся треугольные клиновидные обломки коры между двумя кратоническими блоками в конце концов закупорили систему до завершения палеозойского (до позднепермского) периода. Мозаика блоков коры впоследствии образовала фундамент для ЗСБ (Приложение 2).
Приложения 3 и 4, взятые из докладов Егорова и Чистякова (2003), толкуют глубокие геотраверсы коры ЗСБ. Следует отметить, что интервал возраста некоторых седиментационных последовательностей, приводимый этими авторами, в частности заполнение трещин триасового периода, отличается от информации, приведенной в этом исследовании, и информации большинства авторов, хотя общее строение коры выглядит логичным.
В Приложении 5 представлен поперечный профиль от центрального ЗСБ (Сургутная дуга) до Енисейской гряды на восточной границе, с иллюстрацией триасового и палеозойского профилей ниже Юрского, от Кирда (2005). Стратиграфия и структура палеозойского профиля показана в очень упрощенной форме.
Описание основных блоков фундамента и палеозойских отложений
Фундамент Западно-Сибирского бассейна ориентировочно разделен на пять основных генетических блоков (Приложение 2-4 (Егорова и Чистякова, 2003); (Сурков и Смирнов, 2003)). Здесь показаны Уральский пояс складок, система пояса складок Центральной Западной Сибири, Казахстанский пояс складок, включая зоны Салима и Иртыша, Саяно-Алтайский пояс складок и Енисейский пояс складок. Краткое описание этих поясов складок приведено ниже. Следует отметить, что, ввиду отсутствия обнаженных пород и значительной глубины палезойских и более старых залежей в частях ЗСБ, сведения об этих глубинных горизонтах ограничены.
Уральский пояс складок
На основании гравиметрических и магниторазведочных данных, с учетом ограниченных данных бурения, можно предположить, что это является в принципе продолжением системы уральских складок, обращенных на юг и запад. СЮ-направление Тагил-Магнитогорской зоны (Приложения 2 и 4) может быть прослежено под Мезозойским-Кайнозойским покрывалом, где включены ранние и средние палеозойские пояса спилито-кератофировой свиты горных пород, порфировые долериты и карбонаты, что связано с многочисленной основной и ультраосновной интрузией. На восток простирается зона Шеркала, включая зону Талицка, которая сворачивает на севере по направлению СВ – ЮЗ, и отмечает восточную границу блока Уральского фундамента (Приложение 2). Зона Шеркала, согласно данным гравиметрической и магнитной разведок, схожа с Магнитогорской зоной, и является продолжением на север Восточно-Уральского синклинария. Между Тагило-Магнитогорской зоной и зоной Шеркала находится Восточно-Уральский блок (или Восточно-Уральская антиклинальная зона), которая является продолжением на север Мугоджарской антиклинали, что в свою очередь переходит в антиклинальную зону Исетск-Салдинск, которая включает антиклинали Сартыньинск и Северная Сосьва. Эти структуры имеют докембрийские комплексные соединения гнейса в своем ядре с интрузией изверженных горных пород позднего палеозойского периода и метаморфизованные вулканические породы и отложения ордовикского и силурийского периодов вокруг крыльев складок (Приложение 4).
Система складок Центральной Западной Сибири
Этот фундаментный блок залегает под центральной частью Западно-Сибирского бассейна (Приложения 2 и 4). На юг от этого блока на поверхность выходят пласты пояса складок позднего палеозойского периода Калба-Нарим и Томь-Коливан. Центральная часть блока состоит из серии субпараллельных антиклинальных зон (Новосибирск, Пыль-Караминск, Таз и других), разделенных бассейнами, заполненными отложениями позднего палеозойского периода (Верхне-Толькинский и Чеховский ковши, Юган-Покурский и Ньюрольский бассейны). На территории Ньюрольского бассейна находится единственный значительный нефтеносный резервуар палеозойского периода, известный в ЗСБ (Раздел II.2.1.1).
Новосибирская и другие антиклинальные зоны, также как и Кальба-Нарим и Томь-Каливан, образовались вследствие изменения состояния осадочных бассейнов, заполненных породами раннего девонского периода. Отложения, относящиеся к девонскому периоду и раннему каменноугольному периоду, смешанные терригенные и карбонатные отложения, были интрудированы гранитами позднего палеозойского периода во время современных столкновений. Поэтому колонка породы Новосибирской зоны состоит из гранита с серией метаморфизованных песков и глинистых пород девонского и раннего каменноугольного периодов. Сравниваемые структуры фундаментов можно отследить в северном направлении через пояс складок Центральной Западной Сибири до «антиклинали Северного Ямала» на полуострове Ямал. Более подробная информация по каждому фундаментному блоку системы складок Центральной Западной Сибири приведена в работах Суркова и Смирнова (2003).
Казахстанский пояс складок
(включая зоны Салима и Иртыша)
Этот фундаментный блок, приблизительно треугольной формы, залегает под Западно-Сибирским бассейном, с вершиной антиклинали на севере, и расположением между предуральским блоком на западе и Центральным Западно-Сибирским бассейном на востоке (Приложение 2).
Казахстанский пояс складок составлен на основании данных бурения и геофизических исследований серий антиклинальных и совмещенных бассейнов, заполненных породами от девонского до каменноугольного периодов, и возможно, породами раннего Пермского периода.
Урало-Казахский ковш проходит по границе между Казахстанским поясом складок и предуральским блоком на запад (не разработан в линии разреза, как показано в Приложении 4, которая пересекает северную вершину антиклинали Казахстанского блока). Урало-Казахстанский ковш, который образует положительную гравитацию и зону магнитной аномалии, заполнен отложениями вулканического происхождения и смешанными кластическими и карбонатными отложениями девонского и раннего каменноугольного периодов. Он разделен на внутреннюю (на запад) и наружную зоны и отделен Кустанайским глубинным переломом, который считается крупнейшим горизонтальным смещением (Приложение 2), связанным с гипербиссальными диоритами. Внутренняя зона, с уральской стороны, состоит из большей части деформированных и метаморфизованных вулканических отложений каменноугольного периода и осадочных отложений; наружная зона содержит менее деформированную осадочную последовательность.
В зоне северной вершины антиклинали Казахстанского пояса складок находится блок Ханты-Манси (Приложения 2 и 4). Предполагается, что этот блок представляет собой древний отрезок континента и на юге состоит в основном из гнейса возможно, раннего протезеройского периода. Большинство блоков составлено из сильно деформированного кристаллического сланца кварцевой слюды, кварцевого графита) и прочих разновидностей литологических зеленокаменных пород со множеством гранитных внедрений. На плане видно, что блок состоит из комплексной мозаики отдельных структурных блоков, где множество бессточных участков заполнены различными карбонатными отложениями среднепалеозойского периода, кластическими и вулканогенными отложениями.
Свиты пластов между СЗ – ЮВ направлением и включая структурные зоны Иртыша и Салима (Приложение 2) предполагается, что являются северо-западным продолжением системы складок Чингиз-Тарбагатай, которая выходит на поверхность на Казахской возвышенности на юге. По аналогии с последним, предполагается, что она содержит серию пластов, находящих друг на друга в направлении Кокчетавского блока на юго-западе. Там, где больше поднятых блоков было пройдено бурением, образуется изверженная вулканическая порода, метаморфизованная в зеленосланцевую фацию с гранитными внедрениями; такие структуры зафиксированы в подземном пласте как магнитная аномалия. Тара-Муромцевский ковш, простирающийся между этими двумя линейными структурами и направленный ЮВ-ЮВ, заполнен отложениями пород от среднего до позднего палеозойского периода, с высоко метаморфизованными осадочными породами раннего палеозойского периода.
Саяно-Алтайский пояс складок
Основная часть этого блока, на юго-востоке региона (Приложение 2), выходит на поверхность, хотя его северо-западная вершина антиклинали уходит вниз под мезозойское покрывало. Предполагается, что он в основном состоит из гряды хребтов фундамента палеозойского периода, который прослеживается как положительная линейная гравитационная и магнитная аномалия с бассейнами заполненными до 2 км отложениями пород палеозойского периода. Скважины прошли через отложения вулканического происхождения раннего и среднего девонского периодов, кластические отложения каменноугольного и, возможно, пермского периодов. Красноцветные отложения, возможно, среднего девонского периода, также были обнаружены.
Енисейский пояс складок
Енисейский пояс складок располагается на востоке, вдоль Сибирской платформы, и характеризуется байкальским (позднего докембрийского периода) строением земной коры (Старосельцев и другие, 2003). домезозойская поверхность пояса складок погружается довольно равномерно на запад от Сибирской платформы по направлению к бассейну (Приложение 3).
Объем сейсмических исследований Енисейского пояса складок довольно скуден, а его строение в основном известно на основании гравиметрической и магнитной разведок. Идентифицировано несколько древних массивов, включая массив Верхней Кеты в южной части пояса складок, и массив Надоях на севере. Кроме того, имеется несколько растянутых, наполненных, предположительно, палеозойскими месторождениями; глубокие хорошо исследованные Девонские месторождения, аналогичные тем, которые выходят на поверхность в западной части Сибирской платформы. Стратиграфическая опорная скважина Лемок-1, пробуренная рядом с рекой Сума, проникла в нефтеносные Кембрийские залежи на глубине 1200 – 4200 м, состоящие из верхних красноцветных отложений алеврита и аргиллита и низких карбонатных отложений, аналогичных залежам раннего кембрийского периода на юге Тунгусского района (Сурков и Смирнов, 2003; Задоенко и др., 2004).
Примечательно, что Пермские отложения редко встречаются на территории ЗСБ. Это, возможно, явилось результатом, по крайне мере частичным, горообразующего подъема, вызванного столкновением литосферных плит, и которое не в самую последнюю очередь связано с окончательным закрытием Уральского палеоокеана (Рис. I.2.2). Тем не мене, региональный горообразующий подъем мог также быть связан с развитием под северной частью ЗСБ крупного магматического выброса, что привело к раскалыванию и массивной ловушке вулканических процессов на пермско-триаской границе (Раздел I.3.1). Последующее термальное осаждение во время мезозойского и третичного периодов было, возможно, основным объектом контроля при разработке Западно-Сибирского бассейна.