Тектоника Прикаспийской впадины
Н. В. НЕВОЛИН
С востока Прикаспийская впадина обрамляется складчатым Уралом и сопряженным с ним Предуральским краевым верхнепалеозойским прогибом, характеризующимися зональными положительными и отрицательными гравитационными аномалиями долготного простирания.
Верхнепалеозойские докунгурские (подсолевые) осадки Предуральского краевого прогиба, который в современном структурном плане составляет восточный борт впадины, представлены в основном молассовой и флишевой формациями. При этом на основании изучения естественных разрезов и данных бурения установлено, что при движении с востока на запад и с севера на юг молассовая формация заменяется флишеподобными породами, а последние - платформенными образованиями (рис. 1). Так, в бассейне р. Алимбет сакмаро-артинские слои сложены в основном, молассами, а в районе г. Актюбинск (Жилянская, Биштамакская и Западно-Актюбинская складки) идентичные отложения выражены в основном флишеподобной формацией. Переходными между платформенными осадками и осадками краевого геосинклинального прогиба являются верхнепалеозойские образования урочища Кокпекты.
Таким образом, фациальные зоны верхнепалеозойского краевого прогиба протягиваются не параллельно, а под острым углом к простиранию древней складчатой структуры Урала (см. рис. 1). В связи с погружением древней складчатой структуры Урала к югу верхнепалеозойские образования по мере продвижения на юг проникают все дальше на восток, заполняя депрессии древнего рельефа и опоясывая наиболее приподнятую северную область древнего складчатого комплекса Урала. Общее закономерное погружение древней складчатой структуры Урала к югу осложнено частными поднятиями и впадинами и в связи с этим восточная граница развития верхнепалеозойских отложений является весьма извилистой и прерывистой.
По-видимому верхнепалеозойский краевой прогиб Урала к югу от урочища Кокпекты полностью или почти полностью выклинивается.
В современном структурном плане верхнепалеозойские докунгурские (подсолевые) образования восточного борта впадины (Актюбинского Приуралья) не образуют краевого прогиба, а характеризуются моноклинальным погружением с востока на запад. Это, несомненно, является результатом вовлечения краевого прогиба в опускание Прикаспийской впадины, имевшегося в верхнепермское и мезозойское время.
На фоне крутого моноклинального погружения подсолевого структурного комплекса располагаются линейные и сильно сжатые складки, которые группируются в тектонические линии и представляют собой узкие антиклинали. По мере удаления на запад амплитуда подсолевых складок быстро затухает и линейные складки палеозоя переходят в пологие куполовидные поднятия платформенного типа.
С юго-востока Прикаспийская впадина ограничивается Южно-Эмбенским гравитационным максимумом, который по последним данным бурения, по-видимому, отражает погребенный эрозионный выступ палеозоя, вытянутый с юго-запада на северо-восток. При этом воздыманию палеозойских слоев в южном направлении соответствует погружение в рельефе.
Можно полагать, что в тектоническом отношении район Южно-Эмбенского гравитационного максимума представляет собой палеозойскую моноклиналь, образующую юго-восточный борт Прикаспийской впадины. Пласты здесь по данным сейсморазведки, моноклинально погружаются в северо-западном направлении и местами осложнены структурными уступами или флексурами, а также, по-видимому, локальными поднятиями, которые не улавливаются сейсморазведкой.
В литолого-фациальном отношении верхнепалеозойский разрез (карбон) района Южно-Эмбенского гравитационного максимума представлен платформенными образованиями [3,8]. Однако нижняя часть палеозойского разреза, вскрытая скв. 4 и 7 и по возрасту относящаяся к низам карбона и верхнему девону, представлена осадками, близкими к формациям краевого прогиба. Это обстоятельство указывает, что непосредственно к югу от Южно-Эмбенского гравитационного максимума проходит субширотный краевой прогиб, сопряженный с субширотными погребенными герцинидами A.Л. Яншина.
С юго-запада Прикаспийская впадина обрамляется Астраханским поднятием, которое представляет собой геоантиклиналь в субширотной складчатой области погребенных герцинид, опоясывающих с юга Русскую платформу. Это поднятие, выраженное положительным гравитационным полем, в районе Астрахани ограничивается краевым прогибом [7], видимо, соединяющимся на юго-востоке с краевым прогибом Северного Устюрта.
С запада и севера Прикаспийская впадина также ограничивается положительным гравитационным полем, которое соответствует области приподнятого залегания докембрийского фундамента и платформенного палеозоя Русской платформы.
В тектоническом отношении западное обрамление соответствует Доно-Медведицким и Саратовским дислокациям, а северное - Пугачевскому и Оренбургскому поднятиям.
Строение палеозойских отложений западного борта и западной части северного борта Прикаспийской впадины до меридиана г. Уральск существенно отличается от строения восточной (Зауральской) его части.
Западный и северо-западный борта характеризуются резким ступенчатым погружением палеозоя, что установлено сейсморазведкой по ряду пересечений (Уральское, Жадовское, Краснокутское, Иловатское, Пролейковское) и бурением на Уральской, Степановской и других структурах. Кроме того, полоса крутого ступенчатого погружения палеозоя отчетливо фиксируется гравитационной ступенью. Северное обрамление восточной (Зауральской) части впадины в отличие от западной ее части характеризуется не широтным, а северо-западным простиранием. Это объясняется тем, что область приподнятого залегания докембрийского складчатого основания и платформенного палеозоя в восточной части северного борта резко вдается внутрь впадины и характеризуется ступенчатым погружением палеозоя на восток в сторону краевого Уральского прогиба и на юго-запад внутрь впадины, что отмечается соответствующими гравитационными ступенями.
Центральная часть Прикаспийской впадины характеризуется широтной полосой крупных положительных аномалий, состоящей из трех отдельных гравитационных максимумов: Хобдинского, Аралсорского и Шунгайского.
По вопросу о природе этих максимумов среди исследователей до сих пор нет единого мнения. Однако в настоящее время установлено, что между значениями аномалий силы тяжести и глубиной залегания подсолевого ложа нет прямой связи: лишь часть наблюденных аномалий в отдельных местах Прикаспийской впадины может быть обусловлена рельефом докунгурского ложа. Это доказывается тем, что в большинстве случаев значения аномалий силы тяжести изменяются независимо от отметок докунгурского ложа. В самом деле, в пределах Актюбинского Приуралья, где докунгурские образования выходят на дневную поверхность, средний уровень значений аномалий силы тяжести меньше, чем в районе Хобдинского гравитационного максимума, где согласно сейсмическим данным синхроничные осадки погружены на глубину 5-6 км. Далее в пределах Южно-Эмбенского гравитационного максимума при движении с северо-востока на юго-запад погружению палеозойских образований с 1600 до 3200 м соответствует не уменьшение, а возрастание силы тяжести.
Все изложенное выше приводит к выводу, что региональные гравитационные аномалии Прикаспийской впадины, вероятно, связаны с петрографическими и структурными особенностями докембрийского складчатого основания и с его рельефом, тогда как влияние рельефа подсолевого ложа носит подчиненное значение. Действительно, расчеты показывают, что Хобдинский гравитационный максимум может быть полностью объяснен, если предположить, что в районе этого максимума располагается докембрийский выступ с сокращенной мощностью платформенных палеозойских образований, и если плотность докембрийских пород в среднем принять равной 2,70-2,78, а плотность вмещающих палеозойских образований 2,53, т. е. если докембрийский выступ в районе Хобдинского гравитационного максимума рассматривать как тело с избытком плотности в 0,17-0,25 по отношению к вмещающим его породам. Палеозойские (докунгурские) образования в пределах предполагаемого Хобдинского докембрийского выступа в современном структурном плане, видимо, представляют собой плато с наклоном на запад или крупное глубоко погребенное (5,5-7 км) щитовидное поднятие относительно небольшой амплитуды. В мезозое Хобдинскому выступу соответствует область относительно небольших мощностей.
В северо-западном направлении Хобдинский выступ, постепенно сужаясь, видимо, продолжается почти до р. Урал. Это северо-западное окончание Хобдинского выступа можно назвать Утвинским поднятием. Существование его намечается зоной относительно небольших мощностей мезозойских образований в междуречье Утвы и Хобды и полосой мезокайнозойских складок, преимущественно северо-западного простирания, установленных впервые П.Л. Безруковым (1937) в бассейне р. Утва.
С востока и юго-востока Хобдинский выступ ограничивается гравитационной ступенью, которая, возможно, в какой-то мере связана с флексурообразным изгибом пластов верхнего палеозоя (докунгурского ложа). С запада Хобдинский и Утвинский выступы также ограничиваются палеозойской флексурой, которая вдоль р. Урал прослеживается от г. Уральск на севере до г. Гурьев на юге. Эта Гурьевско-Уральская флексура выражена зоной больших градиентов нарастания мощности мезокайнозойских образований, полосой магнитных максимумов, а местами и гравитационной ступенью. Все эти факты в совокупности указывают, что Гурьевско-Уральская флексура палеозоя, видимо, отражает глубинный разлом докембрийского фундамента.
К юго-востоку от Хобдинского выступа на основании сокращенной мощности мезозойских образований предположительно выделяется Ащеуильское поднятие.
Хобдинское, Утвинское и Ащеуильское поднятия по-видимому представляют собой частные структурные элементы, осложняющие единый обширный докембрийский выступ (глыбу), располагающийся в восточной части Северного Прикаспия. В целом Зауральское поднятие рассматриваемой впадины, вероятно, представляет собой крайнее южное звено в цепи крупных поднятий Волго-Уральской области.
Западная часть впадины, расположенная западнее Гурьевско-Уральской флексуры, представляет собой глубоко погруженную котловину, где докунгурские (подсолевые) образования согласно сейсмическим данным погружены на глубину порядка 10 км (рис. 2). Эта котловина состоит из трех частных прогибов (Узене-Индерского, Кушумского и Приволжского), которые по своей глубине, видимо, почти одинаковы. Узене-Индерский прогиб установлен сейсмическими исследованиями, а остальные два прогиба выделяются на основании большой мощности мезозойских осадков и по более глубоководному характеру их, чем на востоке впадины. В южном направлении Узене-Индерский прогиб дает ответвление, образуя Новобогатинский прогиб.
Юго-западный (Астраханский) борт Прикаспийской впадины в настоящее время совершенно не изучен. По-видимому, Астраханский борт осложнен крупным докембрийским выступом с сокращенной мощностью палеозойских образований. Существование его в основном предполагается на основании Шунгайского гравитационного максимума, природа которого, вероятно, аналогична природе Хобдинского гравитационного максимума. Однако, выражено ли в современном структурном плане палеозоя Шунгайское поднятие - сказать трудно.
В крупном плане Прикаспийская впадина отчетливо разделяется на восточную (Зауральскую) - относительно приподнятую и западную - наиболее глубоко погруженную.
Докунгурский (подсолевой) разрез впадины представлен, в основном, платформенными образованиями, которые только на востоке (вблизи складчатого Урала) и на юго-западе (при приближении к субширотной складчатой области) переходят в формации краевого прогиба. Следовательно, в докунгурское время большая часть рассматриваемой впадины являлась непосредственным продолжением восточной части Русской платформы и по своим физико-географическим и палеотектоническим условиям не отличалась от последней.
Мезо-кайнозойская структура Прикаспийская впадина, так же как и палеозойская, в крупном плане отчетливо разделяется на две части: восточную и западную. Граница между ними проходит приблизительно вдоль р. Урал и характеризуется полосой больших градиентов нарастания мощности мезозойских образований.
Верхнепермские и мезо-кайнозойские образования (за исключением отложений верхней юры и верхнего мела) восточной части впадины представлены в основном наземно-континентальными, лагунными и прибрежно-морскими осадками, тогда как в западной части впадины преимущественно развиты мелководно-морские образования.
Восточная и западная части Прикаспийской впадины в свою очередь осложнены рядом крупных впадин и поднятий второго порядка (рис. 3). К таким крупным положительным поднятиям относятся: Чушкакульское, Южно-Эмбенское, Хобдинское, Джантерекское, Танатарское, Ащеуильское и Утвинское поднятия. Последние четыре поднятия по существу представляют собой частные элементы огромного единого Хобдинского выступа.
Хорошо выделяются Баймакский, Эмбенский, Абжельский (Байчунаский), Приволжский (Сталинградский), Узене-Индерский и Кушумский прогибы, а также Юго-западный (Астраханский) борт впадины, осложненный Шунгайским выступом, и Илекско-Хобдинская моноклиналь.
Поднятия характеризуются неполным стратиграфическим объемом мезокайнозойских отложений, сокращенной их мощностью и повышенным содержанием песчанистого грубообломочного материала. Так, из разреза в пределах поднятий (за исключением Южно-Эмбенского) почти повсеместно выпадают валанжинские, сеноманские (морские) и туронские образования.
Мощность меловых отложений в пределах поднятий 900-1000 м, а суммарная мощность кунгурских, верхнепермских и мезозойских образований согласно сейсмическим данным определяется здесь в 5-7 км. На большинстве поднятий отсутствуют также третичные осадки или они представлены весьма небольшой мощностью.
Мезокайнозойские моноклинали, приуроченные к палеозойским бортам впадины, также характеризуются сокращенной мощностью и неполнотой стратиграфического разреза. И наоборот, прогибы, как правило, характеризуются увеличенной мощностью, стратиграфической полнотой мезокайнозойского разреза и развитием осадков преимущественно прибрежно-морского типа. Так, мощность меловых осадков здесь достигает 2300 м, а суммарная мощность кунгурских верхнепермских и мезозойских образований по сейсмике оценивается в 10 км. Весьма характерным является, также то, что к прогибам приурочены максимальные мощности третичных образований. Сплошное развитие третичных отложений наблюдается в междуречье Волги и Урала, которое в тектоническом отношении представляет собой единую крупную котловину.
Как поднятия, так и прогибы характеризуются развитием соляных куполов и соляных антиклиналей, весьма разнообразных по своей морфологии и размерам.
Большая мощность верхнепермских и мезокайнозойских осадков указывает на то, что Прикаспийская впадина начала в основном формироваться с верхнепермского времени и, следовательно, представляет собой не древнюю, как это считалось до самого последнего времени, а молодую верхнепермско-мезокайнозойскую депрессию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Айзенштадт Г.Е.-А. Восточная часть Прикаспийской впадины. Очерки по геологии СССР. Тр. ВНИГРИ, нов. сер., вып. 96, т. 1, Ленинград, 1956.
2. Баренбойм М.И. Схема строения поверхности подсолевого ложа юго-восточной части Прикаспийской впадины. ДАН, т. 101, № 1, 1955.
3. Калинин Н.А. К тектонике юго-востока Русской платформы. НХ, № 10, 1957.
4. Косыгин Ю.А. Основы тектоники нефтеносных областей. Гостоптехиздат, 1952.
5. Неволин Н.В. Геологическое строение Прикаспийской впадины в свете геофизических данных. Гостоптехиздат, 1951.
6. Фотиади Э.Э. О крупных элементах тектоники юго-востока Европейской части СССР. Очерки по геологии СССР. Тр. ВНИГРИ, нов. сер., вып. 96, Ленинград, 1956.
7. Эвентов Я.С. Западная часть Прикаспийской впадины. Очерки по геологии СССР. Тр. ВНИГРИ, нов. сер., вып. 96. Ленинград, 1956.
8. Яншин А.Л. О погружении к югу Уральской складчатой системы и тектонической природе Южно-Эмбенского поднятия. БМОИП, отд. геол., т. XXX(5), 1955.
ВНИИГеофизика
Рис. 1. Схема тектоники палеозойского (докунгурского) комплекса Прикаспийской впадины.
Область докембрийской складчатости а - область приподнятого залегания докембрийского складчатого основания и палеозоя Русской платформы; б-зона резкого ступенчатого погружения докембрийского складчатого основания и палеозоя Русской платформы; в - область глубокого погружения докембрийского складчатого основания и палеозоя Русской платформы (Прикаспийская впадина); г - положительные платформенные структуры второго порядка; д-отрицательные платформенные структуры второго порядка; е - моноклинали. Область долготной палеозойской складчатости Урал: ж - древний складчатый комплекс (архей + нижний палеозой) на поверхности; з - древний складчатый комплекс под покровом более молодых осадков. Предуральский краевой прогиб: и - зона развития молассы и флишеподобных пород верхнего палеозоя; к-зона развития преимущественно флишеподобных образований. Область субширотной палеозойской складчатости л - область субширотного палеозойского складчатого комплекса под покровом мезо-кайнозойского платформенного чехла; м - предполагаемое погребенное поднятие с глубоким эрозионным срезом палеозоя; н - предполагаемый широтный краевой прогиб; о -флексуры в верхнем палеозое по геологическим и геофизическим данным; п - флексуры в верхнем палеозое по геофизическим данным.
Положительные структуры и моноклинали 1 - Бузачинское поднятие; 2- Актумсукское поднятие; 3 - предполагаемый хобдинский докембрийский выступ с сокращенной мощностью верхнепалеозойских образований; 4-предполагаемое Ащеуильское поднятие; 5-предполагаемый Шунгайский докембрийский выступ с сокращенной мощностью верхнепалеозойских образований; 6 -юго-западный (Астраханский) борт Прикаспийской впадины.
Отрицательные структуры: А - Приволжский (Сталинградский) прогиб; Б - Кушумский прогиб; В-Узень-Индерский прогиб; Г-предполагаемый Новоалексеевский прогиб.
Рис. 2. Структурная карта Прикаспийской впадины по подошве кунгура. Сост. Н. В. Неволин.
1 - изогипсы по подошве кунгура; 2 - изогипсы эрозионной поверхности палеозоя (по С.П. Козленко); 3-сейсмические профили; 4-глубокие опорные и разведочные скважины; 5 - крелиусные скважины.
Рис. 3. Схема тектоники мезо-кайнозойского платформенного покрова Прикаспийской впадины. Сост. Н. В. Неволин.
Обрамления Прикаспийской впадины; А -область приподнятого залегания платформенного палеозоя (мезо-кайнозойский покров снят); Б - складчатый Урал (складчатый комплекс палеозоя па поверхности). Прикаспийская впадина; В - борта Прикаспийской впадины: а - зона крупного залегания мезозоя; б-зона пологого залегания мезозоя; Г-крупные положительные платформенные структуры; Д - крупные отрицательные платформенные структуры; Е-приблизительная граница развития соляных куполов и антиклиналей; Ж - сбросы. Положительные структуры: I - Бузачинское поднятие; II - Мангышлакское поднятие; III - Центральноустюртское поднятие; IV - Актумсукское поднятие; V-Чушкакульское поднятие; VI - Южно-Эмбенское поднятие; VII - Джантерек- ское поднятие; VIII - Ащеуильское поднятие; IX-Хобдинское поднятие: X -Утвинское поднятие; XI - Танатарское поднятие; XII - предполагаемое Шунгайское поднятие; XIII - северо-восточный борт (Илекско-Хобдинский); XIV - юго-западный борт (Астраханский); XV - Астраханское поднятие. Отрицательные структуры: 1 - Южнобузачинский прогиб; 2 - Североустюртский прогиб; 3 - Челкарский прогиб; 4 - Примугоджарский прогиб (Бакай- ский); 5 - Эмбенский прогиб; 6 - Абжельский (Байчунакский) прогиб; 7 - Узене-Индерский прогиб; 8 – Кушумский прогиб; 9 - Приволжский (Сталинградский) прогиб.