Соляная тектоника Жигалово-Балыхтинского и Усть-Кутского районов юго-восточной части Сибирской платформы
А. И. КОНОНОВ
В юго-восточной части Сибирской платформы в пределах Прибайкало-Ленской синеклизы [2] в нижнем кембрии выделяется мощная соленосная толща (усольская свита), имеющая весьма широкое площадное распространение. Мощность усольской свиты по данным бурения достигает в центральной части синеклизы 1200-1500 м (район Жигалова, свод Кузнецовской складки).
Анализ буровых и гравиметрических данных говорит о проявлениях соляной тектоники, наиболее значительных в зонах локальных минимумов силы тяжести. Проявления соляной тектоники изучены в Усть-Кутском (Турукская складка) и Жигалово-Балыхтинском (Кузнецовская и Балыхтинская антиклинали) районах, занимающих наиболее погруженную часть Прибайкало- Ленской синеклизы - Усть-Кутско-Жигаловскую впадину [2].
Среди антиклинальных структур Усть-Кутского района наиболее изучена Турукская складка, расположенная в северо-восточной части Усть-Кутско-Жигаловской впадины. Геологическая съемка здесь проводилась в 1939 г. Р.М. Шерром. В 1940-1942 и 1947- 1949 гг. строение складки изучалось при помощи бурения. С 1950 по 1955 г. были пробурены четыре глубокие скважины.
В строении складки принимают участие отложения мотской, усольской, бельской, булайской и ангарской свит нижнего кембрия, а также литвинцевской свиты среднего кембрия и верхоленской свиты верхнего кембрия.
Мощность усольской свиты в Усть-Кутском районе почти в 2 раза меньше, чем в более южных районах Прибайкало-Ленской синеклизы.
Вместе с тем в Усть-Кутском районе резко возрастает мощность ангарской свиты, особенно пород ее нижней подсвиты, за счет широкого развития здесь пластов каменной соли, которая в южных районах встречается среди отложений ангарской свиты очень редко в виде маломощных прослоев.
Эти отложения образуют узкую (длина 3,5 км, ширина 0,25 км) асимметричную складку, простирающуюся на северо-восток под углом 7-10°; западное ее крыло несколько запрокинуто. Углы падения в удалении от свода быстро уменьшаются до 10-15°.
В ядре складки обнажаются сильно разрушенные брекчированные породы литвинцевской свиты, залегающие почти вертикально. Крылья сложены породами верхнего кембрия. Амплитуда складки по кровле литвинцевской свиты составляет 180-280 м. По данным геологической съемки рисуется надвиг, по которому литвинцевская свита, надвинута на верхнекембрийские породы западного крыла.
На разрезе через центральную часть складки (рис. 1) мощность ангарской свиты возрастает от крыла (скв. 4-Р) к своду (скв. 1-Р), что происходит за счет увеличения мощности верхней части нижней подсвиты, представленной в основном каменной солью с редкими и тонкими пластами ангидрито-доломитовых пород. Если в скв. 4-Р мощность этой части нижнеангарской подсвиты равна всего 66 м (интервал 484-550 м), то в скв. 1-Р она равна 200 м (интервал 550-750 м). Мощность нижней части нижнеангарской подсвиты по скв. 1-Р и скв. 4-Р почти одинакова. Таким образом, своду Турукской складки, вырисовывающемуся по верхним горизонтам литвинцевской свиты, соответствует резкий раздув соленосного комплекса ангарской свиты, связанный с подтоком соли из смежных синклинальных участков, причем не исключено запруживающее влияние изгиба доломитово-ангидритовых пластов в низах нижнеангарской подсвиты между скв. 1-Р и скв 3-Р. Из приведенных данных видно, что в изгибании надсолевых слоев большую, если не главную, роль сыграли деформации соляного комплекса ангарской свиты. Совершенно иначе залегают нижележащие булайская и бельская свиты, которые хорошо выдержаны по мощности и полого наклонены к западу. Такое залегание пород прослеживается вплоть до кровли усольской свиты. В пределах усольской свиты отдельные пласты соли и доломито-ангидритовых пород не прослеживаются от скважины к скважине, за исключением нижних пластов (интервал 200-225 м). Мощность усольской свиты увеличивается от скв. 3-Р к скв. 4-Р за счет пластов каменной соли. Такое изменение мощности усольской свиты обусловливает новое структурное несоответствие: в породах мотской свиты отмечается обратное падение (на восток).
Таким образом, благодаря раздувам соленосных пачек усольской и ангарской свит в пределах Турукской площади наблюдаются неоднократные структурные несоответствия: восточное падение в мотской свите и западное в бельской и булайской и антиклинальное залегание литвинцевских и верхнекембрийских отложений.
Другим районом с резко выраженной соляной тектоникой является Жигалово-Балыхтинский, расположенный в наиболее погруженной части Усть-Кутско-Жигаловской впадины.
В пределах этого района геологическими съемками обнаружена и прослежена не менее чем на 200 км узкая (до 3,5 км) Жигаловская (Тутурская) антиклиналь, вытянутая в северо-восточном направлении под небольшим углом к простиранию Байкальской складчатости.
На Жигаловской антиклинали геологической съемкой и бурением выявлен ряд небольших поднятий, из которых наиболее изучены Кузнецовская и Балыхтинская складки. Их строение в 1948-1953 гг. детализировалось колонковым бурением. С 1949 г. здесь проводится глубокое разведочное бурение, геологическое обслуживание которого на протяжении 4 лет осуществлял автор настоящей статьи.
В строении этих складок принимают участие мотская, усольская, бельская, булайская и ангарская свиты нижнего кембрия и красноцветные верхнекембрийские отложения. Мощность соленосных отложений усольской свиты здесь резко увеличена по сравнению с Усть-Кутским районом и достигает максимума (1503 м) в районе Жигалово.
В своде Кузнецовской складки всходят на поверхность верхи бельской и низы булайской свит. Складка симметрична, углы падения достигают 45-64° и увеличиваются с глубиной. Амплитуда поднятия по кровле булайской свиты достигает 850 м. Длина складки 6,35 км, ширина 3,5 км. Юго-восточное крыло в присводовой части осложнено наблюдаемым в обнажениях на правом берегу р. Лена сбросом амплитудой 60-80 м. Породы ангарской, булайской и бельской свит, залегающие в сводовой и присводовой частях, сильно раздроблены и перемяты. К сводовой части складки, осложненной небольшим прогибом, приурочены многочисленные соляные источники. Мощности отдельных пачек ангарской, булайской и верхней части бельской свит заметно уменьшаются к своду.
Балыхтинская складка располагается на юго-западном продолжении Жигаловской антиклинали в 84 км от Кузнецовской складки. Она значительно положе, чем Кузнецовская; углы падения крыльев колеблются в пределах 9-11° и только в центральной части юго-восточного крыла достигают 22°. По отложениям булайской свиты эта складка по сравнению с Кузнецовской погружена почти на 800 м. В своде ее обнажаются породы нижней половины верхоленской свиты.
Район Жигаловской антиклинали характеризуется зоной пониженных значений силы тяжести, расположенной между двумя максимумами (Н.А. Миронов). Один из локальных минимумов соответствует Кузнецовской складке, но смещен на юго-восточное ее крыло. Как предполагают геофизики, гравитационным минимумам здесь соответствуют зоны с увеличенной мощностью соленосных отложений усольской свиты.
В пределах Кузнецовской складки были пробурены четыре глубокие скважины по поперечному профилю через ее центральную часть: скв. 1-Р и скв. 2-Р на северо-западном крыле, скв. 4-Р в сводовой части и скв. 3-Р на юго-восточном крыле в присводовой части (рис. 2).
Мощности соленосных пород усольской свиты резко увеличиваются от северо-западного крыла (1129 м в скв. 2-Р) к своду (до 1505 м в скв. 4-Р и скв. 3-Р).
В то время как породы мотской свиты слабо наклонены к западу и от скв. 2-Р к скв. 4-Р поднимаются всего лишь на 20 м, соленосные и вышележащие отложения смяты в крутую складку, причем разность отметок кровли усольской свиты по скв. 4-Р и скв. 2-Р составляет 400 м.
«Крыльевыми» скважинами вскрыты отдельные пласты каменной соли мощностью до 40-60 м, а «сводовой» скв. 3-Р пройдена толща мощностью 700 м без единого прослоя ангидритодоломитовых пород. В пластах соли, встреченных выше и ниже этой толщи, видны следы течения, выжимания, наблюдаются соляно-доломитовые брекчии, деформированные прослои ангидрито-доломитовых пород.
Резко изменяются углы падения (по темным полосам в соли) от 0 до 90°. Разрезы пород усольской свиты по скважинам, как правило, не сопоставляются, за исключением нижних 160- 180 м.
Над отложениями усольской свиты - в своде складки - скв. 3-Р и скв. 4-Р прошли 400-420 м по ангидрито-глинисто-гипсовым породам с включениями обломков ангидрито-доломита и доломита; эти породы почти отсутствуют в разрезе скв. 1-Р и скв. 2-Р. Преимущественно ангидрито-гипсовый состав пород этой пачки, сильная их перемятость, включения самородной серы, присутствие крепких рассолов, выявленное при испытании скв. 3-Р, - все это говорит о том, что данная толща пород соответствует ангидрито-глинисто-гипсовой покрышке, образовавшейся за счет разрушения верхней части усольской свиты в процессе ее подъема.
Породы бельской, булайской и ангарской свит в присводовых и сводовых частях складки несут следы механического воздействия со стороны соляного ядра. В результате этого воздействия они были сильно раздроблены и смяты вследствие механического воздействия со стороны этого ядра. В сводовой части складки отмечаются резко выраженные процессы кальцитизации, связанные с циркуляцией вод. Все эти данные указывают на интенсивное проявление в пределах Кузнецовской складки соляной тектоники, проявившейся здесь, по-видимому, как переходная форма от обычной соляной антиклинали к соляному штоку. Наибольшего скопления соляных масс можно ожидать на юго-восточном крыле. Об этом говорят наличие в разрезе скв. 3-Р мощной 700-м толщи сплошной соли, сильная раздробленность и разрушенность этого крыла, большое количество соляных источников, а также смещение локального гравитационного минимума к юго-востоку от свода.
Следует обратить внимание на то обстоятельство, что наибольшему раздуву мощности соленосной толщи соответствует либо антиклинальный перегиб небольшой амплитуды, либо уступ в отложениях мотской свиты.
Бурением четырех глубоких скважин на Балыхтинском поднятии также установлена значительная роль соляной тектоники в образовании этого поднятия (рис. 3).
Скв. 1 заложена в сводовой части поднятия, скв. 2-Р и скв. 3 - соответственно на северо-западном и юго-восточном крыльях.
Перегиб слоев, установленный в процессе колонкового бурения по кровле нижнего кембрия, отчетливо прослеживается в более низких горизонтах. От скв. 2-Р к скв. 1 намечается слабый подъем кровли мотской свиты.
При детальном сопоставлении разрезов скважин устанавливается общее заметное увеличение мощности отложений надсоленосных свит (бельской, булайской и ангарской) от свода к крыльям, особенно для участков разреза, сложенных пластичными породами (например, верхнебельская и верхнеангарская подсвиты, содержащие прослои соли и глинистых пород). Мощность же усольской свиты заметно возрастает к своду (от 1227 м в скв. 2-Р до 1312 м в скв. 1). Породы этой свиты, за исключением самой нижней ее части, по скважинам не сопоставляются. Раздуву мощности усольской свиты соответствует свод по вышележащим свитам.
Приведенные данные о глубинном строении Турукской, Кузнецовской и Балыхтинской складок свидетельствуют о большой роли соляной тектоники в их образовании. При этом устанавливаются следующие общие черты этих поднятий:
1. сплошная разрушенность и раздробленность карбонатных отложений нижнего кембрия в присводовых частях складок, уменьшение мощности надсоленосных свит к своду (Балыхта, Жигалово);
2. резкое увеличение мощности усольской свиты к сводам за счет раздува соляных пластов;
3. несопоставимость разрезов усольской свиты по скважинам, за исключением нижней ее части;
4. слабая дислоцированность подсолевых отложений мотской свиты;
5. соответствие надсолевому своду незначительного перегиба или уступа в мотской свите на фоне ее моноклинального залегания.
На основании того, что эти складки имеют небольшую ширину и отчетливо вытянуты в северо-северо-восточном направлении, примерно параллельно байкальскому простиранию, по классификации соляных структур Ю.А. Косыгина [4], их можно отнести к группе соляных антиклиналей, которые «развиваются в результате совокупного проявления общегеотектонических напряжений и сил соляной тектоники» (группа А), а Кузнецовское поднятие даже можно отнести к группе Б, т.е. к структурам, в которых на фоне развивающейся антиклинали появились центры скоплений соли, могущие привести к образованию куполов. По С.М. Апресову [1] это соляные структуры переходного типа, располагающиеся в зонах между геосинклиналями и платформами.
Б.А. Иванов, по-видимому, правильно связывал образование таких структур, как Турукская и Тутурская (Кузнецовская), «с разломом кристаллического основания платформы, и, движением пластических масс соленосной толщи над ним» [3]. Результаты глубокого бурения в Присаянской части платформы дают возможность говорить сейчас более определенно о проявлении соляной тектоники также и в этой части Иркутского амфитеатра.
Наличие значительных вызванных соляной тектоникой структурных несоответствий заставляет рекомендовать проведение сейсморазведочных работ одновременно со структурно-картировочным бурением. Учитывая влияние зоны малых скоростей на конечные результаты сейсморазведки, необходимо в обязательном порядке использовать все колонковые скважины в качестве параметрических, проводя в них сейсмокароттаж.
ЛИТЕРАТУРА
1. Апресов С.М. Соляная тектоника и диапиризм. Нефт. хоз., № 4, 1954.
2. Васильев В.Г., Карасев И.П., Кравченко Е.В. Новые данные о геологической структуре южной части Сибирской платформы и проблема нефтеносности кембрийских отложений. Нефт. хоз., № 11, 1956.
3. Иванов Б.А. Внутриплатформенная зона линейных антиклинальных складок. Тр. Вост.-Сиб. фил. АН СССР, вып. 1. Изд. АН СССР, 1954
4. Косыгин Ю.А. Соляная тектоника платформенных областей. Гостоптехиздат 1950.
Рис. 1. Поперечный геологический разрез через центральную часть Турукской структуры. (По А.И. Кононову.)
1- мергели; 2-доломиты; 3-известняки; 4-песчаники; 5-глины; 6-гипсы; 7-ангидриты; 8-каменная соль; 9 - доломито-глинисто-ангидритовые породы, сильно перемятые; 10 - диабазы; Сm3- верхоленская свита верхнего карбона;Cm1+2litk - литвинцевская свита среднего нижнего кембрия; Сm1lang- ангарская свита нижнего кембрия: Cm1bul - булайская свита; Cm1bel - бельская свита; Сm1us- усольская свита; Cm1m – мотская свита.
Рис. 2. Поперечный геологический разрез через центральную часть Кузнецовской складки (Жигаловский антиклинал). (По А.И. Кононову.)
1-мергели; 2-доломиты; 3-известняки; 4-песчаники; 5- глина; 6 - гипсы; 7-ангидриды; 8-каменная соль; 9- доломито-глинисто-ангидритовые породы, сильно перемятые; 10-диабазы; Сm3 - верхоленская свита верхнего карбона; Сm1ang - ангарская свита нижнего кембрия Cm1bul-булайская свита; Сm1bel - бельская свита; Cm1us- усольская свита.
Рис. 3. Поперечный геологический разрез Балыхтинской антиклинали. (По А.И. Кононову.)
Сm3-верхоленская свита верхнего карбона; Сm1ang-ангарская свита нижнего кембрия; Сm1bul-булайская свита; Сm1bel-бельская свита; C1us- усольская свита; Cm1mot-мотская свита.