В.А. Цыганов Новые данные о геологическом строении территории Мезенской синеклизы ...
В.А. Цыганов
ФГУНПП «Аэрогеология», г.Москва
vlad@aerogeologia.ru
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ
ТЕРРИТОРИИ МЕЗЕНСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ И ЕЕ
ПЕРСПЕКТИВАХ НА УГЛЕВОДОРОДЫ
(ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВЫСОКОТОЧНОЙ АЭРОМАГНИТНОЙ СЪЕМКИ)
На территории Мезенской синеклизы проведена высокоточная аэрогеофизическая съемка. В результате
геологической интерпретации полученных данных построены модели: геолого тектонического строения верхней
части разреза кристаллического фундамента, рельефа поверхности фундамента, магматических образований в
разрезе осадочного чехла. Показано, что фундамент сложен здесь раннеархейскими супракрустальными блоками
и зонами, спаянными позднеархейскими зеленокаменными поясами. Рельеф поверхности фундамента описан
как сочетание линейных структур 2-го порядка (горсты и грабены) с максимальными глубинами его залегания
до 10 – 15 км. В разрезе осадочного чехла установлено широкое развитие трапповых образований в виде даек и
силлов. Предположено широкое развитие углеродсодержащих рифейских осадочных комплексов, залегающих
на глубинах 3 – 15 км. Намечены локальные факторы миграции и локализации углеводородных флюидов.
Целевым назначением проведенных аэрогеофизических
работ являлось получение современной высокоточной
модели аномального магнитного поля Мезенской синеклизы
(северо-восточная часть Восточно-Европейской
платформы) в масштабе 1:50 000, ее геолого-тектоническая
и прогнозная интерпретация в связи с оценкой перспектив
нефтегазоносности, а также создание высокоточной
аэрогеофизической основы для геологосъемочных
работ на площади 144 000 êâ. км (Ðèñ. 1).
Методика аэрогеофизической съемки
Аэрогеофизическая съ¸мка выполнялась ФГУНПП
«Аэрогеофизика» на самол¸те Ан-26 по системе субмеридиональных
маршрутов при средней высоте полета 150 м.
Средняя скорость самолета на маршруте - 340 км/час. Измерения
модуля полного вектора индукции магнитного поля
производились (100 измерений в секунду при разрешающей
способности в 0.01 нТл) высокочувствительным квантовым
цезиевым аэромагнитометром нового поколения –
AEROMASTER VN-99 с датчиком CS-2 (разработка ГНПП
«АЭРОГЕОФИЗИКА»). Датчик магнитометра размещался
в выпускной гондоле на трос-кабеле 55 м. Цикличность
регистрации вариаций – 1 сек.
Полевая оценка точности аэромагнитной съемки, проведенная
по точкам пересечения основных и секущих маршрутов,
составила ±1.0 нТл. Навигационное обеспечение
работ осуществлялось с помощью специального программно-аппаратного
комплекса “Лоцман”, разработанного
в ГНПП «АЭРОГЕОФИЗИКА».
Рис.
1. Территория аэрогеофизической
съемки
(на фоне карты тектонического
районирования
территории РФ по
Гусеву Ã.Ñ. и äð.) 1 – граница
между Архангельско-Мезенской
моноклизой
(север) и Московской
синеклизой (юг).
2
1 (18) 2006
Комплекс позволяет вести одновременную работу со
спутниками серии “GPS” (ÑØÀ) и “ÃËÎÍÀÑÑ” (Ðîññèÿ).
Достигнутая точность определения местоположения самолета
оказалась не хуже ± 1.5 м (ïðè проектной ± 5 ì).
Обработка и интерпретация материалов
Обработка и интерпретация полученных материалов
полевой аэрогеофизической съемки осуществлялась в следующей
последовательности: 1) Первичная обработка данных
и построение электронных сетей и карт физических
полей и их производных. 2) Построение первичных геофизических
моделей и их геофизическая интерпретация применительно
к особенностям геологического строения территории
и целевому назначению исследований. 3) Общая
геологическая интерпретация первичных данных и геофизических
моделей с построением геолого-тектонической модели
строения территории. 4) Целевая обработка и интерпретация
в связи с оценкой перспектив нефтегазоносности.
Рис. 2. Аномальное магнитное поле (1) и его локальная составляющая (2).
Стр.1
В.А. Цыганов Новые данные о геологическом строении территории Мезенской синеклизы ...
Этап построения первичных геофизических моделей и
их общей геофизической интерпретации проводился на основе
новых или адаптированных известных технологий обработки
и геофизической интерпретации данных аэромагнитных
съемок. В их основу положен подход, связанный с
разделением аномального магнитного поля территории исследований
по глубине залегания источников. Наибольший
эффект в решении задачи о разделении полей, связанных с
кристаллическим основанием и осадочным чехлом, был
получен при использовании геофизических интерпретационных
технологий, разработанных и реализованных в компьютерной
технологии COSCAD 3D (À.Â. Ïåòðîâ). Полученные
модели наиболее полно совпали с априорной геологической
(бурение, сейсморазведка) информацией по
глубинам залегания фундамента, и поэтому были приняты
за основу прогноза мощностей осадочного чехла.
Кроме геофизических интерпретационных технологий,
разработанных для экспресс-анализа больших массивов
аэрогеофизических данных, использовались технологические
решения, ориентированные на количественные оценки
единичных магнитоактивных тел. Наилучший результат
при геофизической интерпретации данных, связываемых с
развитием трапповых комплексов пород на изученной территории,
позволила получить технология “PIPE” (ФГУНПП
«АЭРОГЕОФИЗИКА», В.Е. Могилевский).
Использование перечисленных и других технологий
обработки и геофизической интерпретации данных позволили
провести построение многокомпонентной геофизической
модели территории, включающей в себя: 1) Геофизическую
модель строения верхней части разреза кристаллического
фундамента в виде карт намагниченности
и плотности пород фундамента, карты классификации
пород фундамента по двум параметрам, карты разрезов
(вертикальных планов) эффективных магнитной восприимчивости
и плотности; 2) Геофизическую модель – карту
рельефа поверхности кристаллического фундамента;
3) Геофизическую модель локальных магнитных неоднородностей
в верхней части разреза осадочного чехла, поверхности
магнитоактивных горизонтов в его составе.
Все перечисленные карты – модели построены с использованием
формальных компьютерных процедур и
характеризуются достаточной для сегодняшних знаний
непротиворечивостью и полной воспроизводимостью.
Назначением этапа общей геологической интерпретации
было построение такой геологической модели территории,
которая бы позволяла при наименее противоречивом
согласовании новых геофизических и имеющихся геолого-геофизических
фактических данных существенно детализировать
представления об общем геологическом строении
исследованной территории (литология и петрография,
стратиграфия и тектоника и т.д.). Были построены модели:
геолого-тектонического строения верхней части разреза
кристаллического фундамента; структур рельефа поверхности
фундамента; интрузивного магматизма в разрезе
осадочного чехла; литолого-стратиграфических неоднородностей
в верхней части разреза осадочного чехла.
Этап целевой (или специализированной) геологической
интерпретации аэроданных включал в себя переработку
полученной информации в термины и понятия, связанные
с прогнозированием углеводородов: предпосылки прогнозирования,
поисковые признаки, ландшафтно-геологические
условия ведения поисков, промежуточные и конечные
объекты работ, перспективные участки и т.д. Рассматривались
глубины залегания осадочных толщ, их литологический
состав и другие факторы прогнозирования залежей УВ.
Новые данные о геологическом строении
Геолого-тектоническая модель верхней части разреза
кристаллического фундамента
По результатам выполненной геологической интерпретации
тектоническая структура верхней части разреза кристаллического
фундамента (Рис. 3) представляет собой гетерогенное
и гетерохронное образование, разделяющееся
по генезису, составу и возрасту пород на: нижнеархейские
супракрустальные блоки и зоны, сложенные образованиями,
предположительно, беломорской серии саамского
комплекса; и верхнеархейские зеленокаменные пояса,
сложенные образованиями лопийского комплекса.
Среди нижнеархейских выделяются группы стратифицированных
образований: относительно низкоплотные,
представленные преимущественно гнейсами с редкими
прослоями амфиболитов и мигматитами по ним; и относительно
высокоплотные, представленные высокоглиноземистыми
гнейсами и мигматитами преимущественно по
амфиболитам и мезо-меланократовым плагиокристаллосланцам.
Среди верхнеархейских выделяются три группы
стратифицированных образований: гнейсы с прослоями амфиболитов
и маложелезистых кварцитов, мигматиты по ним
и комплексы аналогичных пород, но с преобладанием высокоплотных
пород (амфиболитов, меланократовых плагиокристаллосланцев).
Нестратифицированные образования
представлены двумя группами: позднеархейской и палеозойской.
К позднеархейской отнесены три комплекса пород
неустановленного, интрузивного либо ультраметаморфогенного
происхождения: граниты плагио-микроклиновые,
плагиограниты и диориты (возможно, до габбро-диоритов).
Палеозойская группа представлена дайками долеритов.
Разрывные нарушения в кристаллическом основании
представлены, в зависимости от их значимости, двумя группами
1-го и 2-го порядков; кроме того, они разделены на
три группы по возрастному признаку. Разрывные нарушения
1-го порядка – это тектонические границы структурных
зон. Среди разрывных нарушений 2-го порядка выделены
разломы трех возрастных групп: докембрийские ранней
генерации, докембрийско-рифейские и палеозойские.
Структуры рельефа поверхности кристаллического
фундамента (КФ)
Одним из основных результатов проведенных аэрогеофизических
исследований является построение схемы
структур рельефа поверхности фундамента (Рис. 4). На схеме
видно, что общий (региональный) структурный план
рельефа для Мезенской синеклизы (структура первого порядка)
можно описать сочетанием крупных положительных
и отрицательных линейных и брахиформных структур
второго порядка, в основном, северо–северо-западного (северная
половина и центр площади) и северо-восточного
(южная половина) простирания. На фоне этого фиксируются
чаще субизометричные, реже брахи– и линейные
структурные формы третьего порядка. Положительные из
них чаще субизометричны, а отрицательные – линейны.
Главные положительные структуры 2-го порядка рельефа
поверхности КФ: Вижаско – Латьюганская гряда (Рис.
4, цифра 1), Явзорский массив (2), Уфтюгско-Вашкинский
1 (18) 2006
3
Стр.2
В.А. Цыганов Новые данные о геологическом строении территории Мезенской синеклизы ...
пенеплен (3) и Коряжминско-Фоминская ступень (4) характеризуются
глубинами залегания КФ от 1,7 до 4 км при наиболее
часто встречаемых значениях от 2 до 3 км. На фоне
структур 2-го порядка структуры 3-го порядка имеют амплитуды
от последних сотен метров до первых километров.
Главные отрицательные структуры 2-го порядка рельефа
поверхности фундамента характеризуются диапазоном
средних глубин от 3 – 4 до 10 – 15 êì, при наиболее часто
встречаемых значениях от 3 до 6 км. Средние глубины залегания
КФ предполагаются для группы прогибов на юге территории:
Соль-Вычегодского (9), Илешского (10), ВерхнеЯренгского
(11), Вилегодского (12), а также для отдельных
фрагментов главных отрицательных структур. Существенно
большие глубины – 5 – 8 км, предполагаются для отрицательных
структур рельефа в северной половине площади:
Снопинского прогиба (5) и севера Лешуконского желоба
(6). Но наибольшие глубины залегания поверхности КФ
можно предполагать по результатам интерпретации данных
аэромагнитной съемки для отрицательных структур,
сформированных в центре исследованной площади: для
Усть-Выйского желоба (7) на всем его простирании (îò 5 – 7
до 10 – 15 êì) и для ЮЮВ части Лешуконского желоба (5 –
10 км). Эти глубины зафиксированы в северо-западных
структурах при пересечении их с Ламбас-Сельыбским прогибом
(8) северо-восточного простирания.
На рис. 5 приведены материалы, полученные по результатам
аэросъемки для сопоставления структурных
планов трех, разных по глубинности, уровней строения
территории. Слева сопоставляются модели геолого-тектонического
строения фундамента и структур рельефа его
поверхности, справа – рельефа поверхности фундамента
с рельефом современной дневной поверхности. Задачей
сопоставления здесь являлся поиск элементов унаследованности
структур различной глубинности и возраста.
Сравнение геолого-тектонического строения фундамента
и рельефа его поверхности указывает на наличие унаследованности
не только в общем простирании структурных
форм, но и в пространственной корреляции описанных
выше структур рельефа 2-го порядка с главными тектоническими
структурами КФ. Так, контуры Вижаско-Латьюганской
гряды рельефа поверхности фундамента хорошо
согласуются с площадью распространения в кристаллическом
цоколе позднеархейских пород и обрамляются раннеархейскими
комплексами. К границам этой гряды в фундаменте
явно тяготеют линейные пояса интрузивов. Положение
Снопинского прогиба и Лешуконского желоба совпадает
с линейными зонами развития раннеархейских метаморфических
комплексов. Осевые линии Усть-Выйской и
Ламбас-Сельыбской отрицательных структур приурочены
к крупным тектоническим неоднородностям КФ и также
частично оконтуриваются линейными интрузивными телами.
Также установлены прямые и обратные пространственные
корреляции для структур 3-го порядка с относительно
небольшими блоками или структурами КФ.
Проведенное сравнение указывает на наличие унаследованности
геолого-тектонических неоднородностей верхней
части разреза кристаллического фундамента со структурами
рельефа его поверхности.
На рис. 5 приведены данные для сопоставления рельефа
поверхности фундамента (линии) с современным рельефом
дневной поверхности (цвет). Рассматривая их совместно,
мы видим пространственную корреляцию как
4
1 (18) 2006
структур 2-го, так и 3-го порядков. Видно, что Лешуконский
желоб, сформированный вдоль полосы раннеархейских
метаморфических образований, отчетливо проявляется
в современном речном рельефе как долина крупной
реки. Видно и проявление Вижаско-Латьюганской гряды
рельефа поверхности КФ, как крупной положительной
формы современного дневного рельефа. При сопоставлении
древних структурных форм 3-го порядка с современным
рельефом видно отчетливое сходство как масштаба
неоднородностей, так и их общих конфигураций.
Ранее нами (Цыганов, 2002), при интерпретации материалов
аэромагнитной съемки Московской области, было
обнаружено и описано явление прямой или инверсионной
унаследованности древнего геолого-тектонического плана
КФ платформы более молодыми структурными поверхностями.
При этом оказалось, что амплитуды отдельных складок
и разломов в фундаменте измеряются часто первыми
километрами, структур рельефа поверхности КФ – сотнями
метров, а структур современного дневного рельефа –
десятками метров. Отметим, что территория Московской
области расположена в центральной части платформы, для
которой характерно минимальное влияние боковых воздействий
от сопряженных молодых складчатых структур.
Структура же территории Мезенской синеклизы, как
можно ожидать, в достаточной мере сформирована с существенным
вкладом тангенциальных деформаций со стороны
Тиманской складчатой области (байкалиды). И это
влияние, на наш взгляд, находит отражение в описанных
геолого-тектонических и морфологических моделях.
В соответствии с тектоническим районированием Восточно-Европейской
платформы (Рис. 1), описываемая территория
расположена в восточной части Архангельско-Мезенской
моноклизы (северная половина площади) и восточной
части Московской синеклизы (южная половина). Для первой
характерно преимущественно северо-западное простирание
главных элементов, для второй – северо-восточное.
Эти простирания отчетливо выражены на построенных
нами моделях: для северной части территории генеральными
простираниями являются северо-западные, как в фундаменте,
так и в рельефе его поверхности, а для южной половины
– северо-восточные. На фоне этого сходства имеют
место второстепенные, но все же значимые различия
Притиманской части Архангельско-Мезенской моноклизы
и Московской синеклизы. Для моноклизы зафиксированы
существенные увеличения глубин отрицательных линейных
структур северо-западного простирания по сравнению с
их фрагментами, удаленными от Тимана. Для синеклизы
фиксируются достаточно многочисленные отрицательные
структуры в рельефе КФ северо-западных румбов.
Эти и другие данные по геолого-тектоническому строению
территории позволяют предполагать, что в ее развитии
можно выделить несколько основных тектонических этапов:
• раннедокембрийский (доплитный), состоящий из подэтапов
формирования раннеархейских террейнов; их позднеархейской
консолидации в два крупных блока («Архангельско-Мезенский»
и «Московский») с образованием
позднеархейских зеленокаменных поясов; раннепротерозойской
(?) консолидации этих блоков;
• позднедокембрийский (рифтовый), связанный с формированием
в рельефе фундамента крупных отрицательных
линейных форм и их заполнением осадочными комплексами
нижнего (?), среднего и частично верхнего рифея;
Стр.3