Structural features of the Kungur salt-bearing formation and salt tectonics in the South-East of North Caspian Basin

Full Text

Введение

Прикаспийская впадина, расположенная на западе Казахстана, – это уникальный солеродный бассейн (рис. 1). Его формирование началось в конце ранней перми, на завершающем этапе Уральской орогении, когда в результате коллизии Восточно-Европейского и Сибирского палеоконтинентов, а также палеозойского континента Казахстания и более мелких континентальных блоков Центральной Азии произошло замыкание Урало-Монгольского палеокеана (Прототетиса). На месте современного Прикаспия сформировалась морская котловина, отшнурованная от формирующегося по восточному побережью суперконтинента Пангея заливообразного океана Палеотетис [1, 2]. Формой и размерами эта котловина почти совпадала с современной котловиной Прикаспийской впадины, и через узкий пролив она сообщалась с Палеотетисом. Располагаясь в низких тропических палеоширотах, Прикаспийская впадина стала местом, где началось интенсивное накопление эвапоритов.

 

Рисунок 1. Геологическая схема Прикаспийской впадины и прилегающих территорий (разработана с использованием данных [10])

Figure 1. Geologic pattern of Pricaspian basin and surrounding areas (developed using data from [10])

 

В результате этих процессов сформировалась осадочная толща самых верхов палеозоя, мезозоя и в меньшей степени кайнозоя, внизу сложенная кунгурской солью с прослоями ангидритов, а также терригенно-карбонатных пород (рис. 2–3).

 

Рисунок 2. Схематический генерализованный геологический разрез Прикаспийской впадины в направлении с юга на север (без горизонтального масштаба) (по [13] с дополнениями и изменениями)

Figure 2. Schematic generalized south to north geological cross-section of Pricaspian (without horizontal scale) (according to [13] as amended and supplemented)

1 – консолидированный фундамент бассейна: а) континентальное основание; b) промежуточная кора, сформированная в байкальскую эпоху; c) океаническая кора; 2 – нижнепалеозойские карбонатно-терригенные отложения; 3 – нерасчленённые нижнеордовикско-силурийские отложения, переслаивание сланцев и вулканитов; 4 – нижне-среднедевонские морские песчаники и сланцы; 5 – средне-верхнедевонские терригенно-карбонатные отложения; 6 – верхнедевонские терригенные и карбонатно-глинистые отложения; 7 – нерасчленённые верхнедевонско-нижнекаменноугольные морские терригенные отложения; 8 – нерасчленённые нижнекаменноугольно-пермские терригенные и карбонатно-глинистые отложения; 9 – разновозрастные верхнепалеозойские отложения карбонатных изолированных массивов; 10 – нижнепермские карбонатно-глинистые отложения и сланцы; 11 – кунгурские и на севере роудские соленосные отложения; 12 – средне-верхнепермские терригенные красноцветы, песчаники, алевролиты и конгломераты с прослоями карбонатов; 13 – нерасчлененные пермо-триасовые красноцветные отложения, песчаники, алевролиты и конгломераты с прослоями карбонатов; 14 – триасовые отложения красноцветные песчаники и алевролиты, в средней части сероцветы и карбонаты; 15 – нерасчленённая юра, песчаники, глины, карбонаты; 16 – нижняя юра, песчаники и конгломераты; 17 – среднеюрские алевролиты и глины с прослоями углей и песчаников; 18 – верхнеюрские алевриты, глины и карбонаты; 19 – нерасчленённые меловые отложения, морские пески, алевриты и карбонаты; 20 – палеогеновые отложения, пески и глины; 21 – разломы.

1 – consolidated foundation of the basin: (a) continental foundation; (b) intermediate crust formed during the Baikal epoch; (c) oceanic crust; 2 – Lower Paleozoic carbonate terrigenous sediments; 3 – poorly defined Lower Ordovician-Silurian formations, shale and volcanics interbedding; 4 – Lower-Middle Devonian marine sandstones and shales; 5 – Middle-Upper Devonian terrigenous carbonate formations; 6 – Upper Devonian terrigenous and carbonate-clay deposits; 7 – poorly defined Upper Devonian-Lower Carboniferous marine terrigenous deposits; 8 – poorly defined Lower Carboniferous-Permian terrigenous and carbonate clay deposits; 9 – different-age Upper Paleozoic deposits of carbonate isolated massifs; 10 – Lower Permian carbonate clay formations and shales; 11 – Kungurian formations and Rhodian saline deposits in the north; 12 – Middle-Upper Permian terrigenous reddish-colored deposits, sandstones, siltstones, and conglomerates with carbonate interlayers; 13 – poorly defined Permo-Triassic reddish-colored deposits, sandstones, siltstones and conglomerates with carbonate interlayers; 14 – Triassic deposits, red-colored sandstones and siltstones, and gray-colored sandstones and carbonates in the middle part; 15 – poorly defined Jurassic, sandstones, clays, carbonates; 16 – Lower Jurassic, sandstones and conglomerates; 17 – Middle Jurassic siltstones and clays with interlayers of coals and sandstones; 18 – Upper Jurassic siltstones, clays and carbonates; 19 – poorly defined Cretaceous sediments, marine sands, siltstones and carbonates; 21 – Paleogene sediments, sands and clays; 21 – faults.

Границы литостратиграфических комплексов показаны в общепринятых стандартных индексах. Символы стратиграфических единиц и маркёров сейсмических отражающих горизонтов показаны на рис. 6–7.

The boundaries of lithostratigraphic complexes are shown in generally accepted standard indices. Symbols of stratigraphic units and markers of seismic reflecting horizons are shown in Figs. 6–7.

 

Рисунок 3. Сейсмостратиграфическая корреляционная схема Прикаспийской впадины (по [13] с дополнениями и изменениями)

Figure 3. Seismic stratigraphy correlation chart of Pricaspian basin (according to [13] as amended and supplemented)

1 – границы подразделений; 2 – осадочный перерыв и эрозия; 3 – осадочная эрозия, связанная с руслами древних рек; 4 – отсутствие осадочной летописи, связанной с соляной тектоникой; 5 – терригенные отложения; 6 – мелководно-морские карбонаты; 7 – мелководно-морские терригенные отложения; 8 – мергели; 9 – аргиллиты; 10 – сланцы; 11 – соль и сульфаты (по [7] с дополнениями и изменениями).

1 – subdivision boundaries; 2 – sedimentary hiatus and erosion; 3 – sedimentary erosion associated with ancient river beds; 4 – absence of sedimentary record associated with salt tectonics; 5 – terrigenous sediments; 6 – shallow-marine carbonates; 7 – shallow-marine terrigenous sediments; 8 – marls; 9 – mudstones; 10 – shales; 11 – salt and sulfates (according to [7] as amended and supplemented).

Символы маркёров сейсмических отражающих горизонтов показаны на рис. 7.

Seismic reflection horizon marker symbols are shown in Fig. 7.

 

Сам тип бассейна и стиль осадконакопления можно сопоставить с современным заливом Карабогаз-Гол, где в результате интенсивного прогрева морских вод в неглубокой, но широкой по размерам акватории за счёт интенсивного испарения происходит современное соленакопление [2–4].

По данным сейсморазведки, гравиразведки и на основании расчётов первичная седиментационная толщина соли в центре впадины могла достигать 4,5 км, а на бортах 1–2,5 км [5, 6]. Здесь широко проявилась солянокупольная тектоника, что привело к образованию более 1500 соляных куполов и диапиров с различными формами, размерами, высотой прорыва перекрывающих толщ и разнообразными комбинациями структур в плане. Солянокупольная тектоника определяет геологический облик надсолевых отложений и является характерной чертой впадины [7, 8].

Поисковыми и разведочными работами, проведёнными в надсолевом комплексе отложений Прикаспийской впадины, выявлено, что солянокупольные структуры имеют избирательный характер продуктивности, и учёт причин и возможных механизмов роста соляных куполов чрезвычайно важен как для разработки стратиграфических схем надсолевого комплекса отложений, так и для определения структурных, литологических и коллекторских свойств и для регионального прогнозирования их нефтегазоносности [9].

Геологические особенности соленосной формации

В Прикаспийской впадине процессы солянокупольной тектоники полностью нарушили первичные стратиграфические взаимоотношения соленосной формации кунгура с вмещающими отложениями (рис. 2 и 6), что затрудняет разработку схем её стратиграфии и, соответственно, создаёт существенные трудности в понимании деталей её строения.

 

Рисунок 6. Временные сейсмические разрезы по линии купола Сарнияз-Жубантам; купола Алакоз-Майбулак-Мунайлы; купола Кызылкудук-Жантай-Карашунгул (по [19] с дополнениями и изменениями)

Figure 6. Time cross section by lines: domes of Sarniyaz-Zhubantam; domes of Alakoz-Maibulak-Munaily; domes of Kyzylkuduk-Zhantai-Karashungul (modified after [19])

Профиль А – через купола Сарнияз-Жубантам / Profile A – through Sarniyaz-Zhubantam domes; Профиль Б – через купола Алакоз-Майбулак-Мунайлы / Profile B – through the Alakoz-Maybulak-Munayly domes.; Профиль В – через купола Кызылкудук-Жантай-Карашунгул / Profile Cc – through Kyzylkuduk-Zhantai-Karashungul domes

Расположение показано на рис. 1. Символы маркёров сейсмических отражающих горизонтов и скважинных стратиграфических отбивок показаны на рис. 6–7.

The locations are shown in Fig. 1. Marker symbols for seismic reflection horizons and borehole stratigraphic indentations are shown in Figs. 6–7.

 

Возрастной диапазон формирования соленосных отложений мог быть растянут от позднеартинского времени конца ранней перми до позднеказанского (роудского) времени начала поздней перми. Наличие в раз- резе всего Прикаспия казанской соли, наращивающей кунгурскую, приведено в работе Ю.А. Писаренко с соавторами [12], однако этот факт требует серьёзной работы по ревизии биостратиграфических данных, т.к. современная хроностратиграфическая шкала пермской системы претерпела существенные изменения, а последние данные Л.З. Ахметшиной с соавторами по югу и востоку Прикаспия не подтвердили присутствия в разрезе низов верхней перми биостратиграфически обоснованных мощных отложений роудской (казанской) соли [3]. Здесь казанские отложения представлены только прослоями солей в красноцветах в разрезах структур Северный Киндысай и Блактыколь.

Сейсмостратиграфическое расчленение отложений пермской системы и вышележащих толщ Прикаспийской впадины на основе современной Международной хроностратиграфической шкалы представлено на рис. 3.

Главной составной частью соленосной формации является каменная соль, содержащая прослои ангидритов, доломитов, калийных солей терригенных и карбонатных пород. Для строения соленосных отложений как кунгурского, так и казанского циклов седиментации характерна чётко выраженная фациальная зональность, состоящая в том, что относительная суммарная мощность несолевых прослоев многократно возрастает от внутренней к бортовым частям впадины. При этом в их составе в юго-восточной бортовой зоне преобладают терригенные, а на северо-западном борту – сульфатно-терригенные и карбонатные породы.

По формам и размерам в плане и разрезе и по взаимоотношению куполов с окружающими межкупольными зонами солянокупольные структуры Прикаспийской впадины традиционно районируются [2, 7] на зоны:

1. соляных подушек и рудиментарных соляных куполов (Восточная бортовая зона) (рис. 5);
2. прорванных неориентированных соляных куполов (Эмбенско-Уильская зо- на) (рис. 6);
3. соляных массивов и соляных гряд (Азгирско-Хобдинская зона) (рис. 7–8);
4. крупных соляных массивов и соляных стен (Центральная зона);
5. интенсивной соляной тектоники (Север – Северо-Восточная зона);
6. соляных валов (Северная бортовая зона).

 

Рисунок 5. Временной сейсмический разрез по линии через купола Тобускен, ориентированный в направлении с юго-востока на северо-запад

Figure 5. Time cross section along a line through the Tobusken domes, oriented from southeast to northwest

Региональное расположение показано на рис. 1. Символы маркёров сейсмических отражающих горизонтов и стратиграфических отбывок показаны на рис. 6–7.

The regional location is shown in Fig. 1. Marker symbols for seismic reflection horizons and stratigraphic departures are shown in Figs. 6–7.

 

Рисунок 7. Временные сейсмические разрезы по линиям через купол Восточный Акжар (по [20] с дополнениями и изменениями)

Figure 7. Time cross section along a line through the Eastern Akzhar dome (according to [20] as amended and supplemented)

Профиль А – через скв. Г-1Т / Profile A – through well G-1T; Профиль Б – через скв. Г-5 / Profile B – through well G-5; Профиль В – через скв. Г-103 / Profile C – through well G-103; Профиль Г – через скв. Г-1 / Profile D – through well G-1

Стратиграфические отбивки по скважинам: J3 – кровля верхнеюрских отложений; T – кровля триасовых отложений; P3 – кровля верхнепермских отложений; P1k – подошва кунгурских соленосных отложений; P1ar – кровля артинских отложений, P1s – кровля сакмарских отложений; P1as – кровля ассельских отложений; C2 – кровля каменноугольных отложений; C1v – кровля визейских отложений; D1-2 – кровля нижне-среднедевонских отложений.

Stratigraphic boreholes: J3 – roof of Upper Jurassic sediments; T – roof of Triassic sediments; P3 – roof of Upper Permian sediments; P1k – bottom of Kungur saline sediments; P1ar – roof of Artinsk sediments, P1s – roof of Sakmar sediments; P1as – roof of Asselian deposits; C2 – roof of Carboniferous deposits; C1v – roof of Visean deposits; D1-2 – roof of Lower-Middle Devonian deposits..

Символы маркёров сейсмических отражающих горизонтов показаны на рис. 7.

Seismic reflection horizon marker symbols are shown in Fig. 7.

 

Рисунок 8. Временные сейсмические разрезы по линии через купола Тасым-Кажигали (по [21] с дополнениями и изменениями)

Figure 8. Time cross section along a line through the Tasym-KazhygaIi domes (according to [21] as amended and supplemented)

Профиль А – северная часть / Profile A – northern part; Профиль Б – южная часть / Profile B – southern part; Профиль В – западная часть / Profile C – western part; Профиль Г – восточная часть / Profile D – eastern part

Символы маркёров сейсмических отражающих горизонтов: ОГ-III – кровля юрских отложений; ОГ-V – поверхность углового несогласия между пермо-триасовым и нижнеюрским комплексами; ОГ-VI – кровля соленосных отложений кунгура; ОГ-П1 – поверхности подсолевых докунгурских отложений.

Symbols of markers of seismic reflecting horizons: OG-III – roof of Jurassic sediments; OG-V – surface of angular disagreement between Permo-Triassic and Lower Jurassic complexes; OG-VI – roof of saline sediments of Kungur; OG-P1 – surface of subsalt Dokungur deposits.

Региональное расположение показано на рис. 1.

The regional location is shown in Figure 1.

 

По особенностям дислоцированности различных литолого-стратиграфических комплексов пермско-кайнозойский разрез разделяется на три дислокационных этажа (рис. 2–3): дисгармонично-складчатый, голоморфно-складчатый и идиоморфно-складчатый.

Нижний, дисгармонично-складчатый, этаж охватывает соленосную толщу или её часть, которая слагает ядра соляных структур (рис. 6–8). Структура этого этажа определяется складками течения очень сложной конфигурации, практически не поддающейся расшифровке методами геофизики и бурением, однако он ограничивается региональными сейсмическими горизонтами П1 и VI.

Средний, голоморфно-складчатый, этаж сложен системой складок, морфология которых определяется конфигурацией кровли нижележащего дисгармонично-складчатого комплекса. Эти складки заполняют весь бассейн, образуя положительные структурные формы над соляными ядрами и отрицательные в промежутках между ними (рис. 6–8). Он представлен красноцветными средне- и верхнепермско-триасовыми отложениями и ограничивается региональными сейсмическими отражающими горизонтами VI и V.

Верхний, идиоморфно-складчатый, этаж состоит из отдельных изолированных положительных и отрицательных структур, выделяющихся на фоне горизонтально залегающих слоев (рис. 8), и ограничивается снизу региональным сейсмическим отражающим горизонтом III, сверху – дневной поверхностью.

Вероятные причины и механизмы формирования соляных куполов

В развитии знаний о процессах роста соляных структур огромную роль сыграла гравигенная теория. Она исходит из того, что всякая система слоев, в которой существует слой с меньшей плотностью, чем плотность вышележащего слоя, гравитационно нестабильна. Эта система будет преобразовываться до тех пор, пока гравитационный потенциал энергии не достигнет минимума, т.е. пока плотности не будут нормально увеличиваться с глубиной [8]. В последние годы в результате прогресса сейсморазведки при картировании соляных куполов (сводов, крутых склонов, карнизов, подкарнизных отложений) в различных бассейнах мира, экспериментальных работ по моделированию вертикальных и горизонтальных движений соляных масс уточнены, а порой и изменены представления о процессах солянокупольной тектоники [5, 14, 15].

В теории нестабильных вязких жидкостей описаны результаты процессов преобразования системы математически и путём физического моделирования. На основе таких исследований, а также геологических наблюдений в классических районах солянокупольной тектоники (Центральный Иран, Мексиканский залив, Прикаспийская впадина и др.) установлена следующая стадийность развития соляных диапиров:

• 1 стадия: первоначально горизонтально залегающий слой соли под действием нагрузки приходит в движение с образованием пологих антиклинальных складок (соляные подушки) и разделяющих их синклиналей (рис. 4–5);
• 2 стадия: по мере увеличения нагрузки вышележащих толщ и (или) времени формируются более контрастные формы соляных куполов – нормальные (простые) соляные купола с крутыми крыльями и различной степенью высоты подъёма соляных масс (рис. 6, а также рис. 7 с межкупольной бессолевой мульдой, сложенной надсолевой пермью в виде структуры «щит черепахи»);
• 3 стадия: в движениях соляных масс значительную роль начинают играть не только вертикальные, но и горизонтальные направления; с увеличением времени или нагрузки вышележащих слоев соль достигает критических уровней при движении в вертикальном направлении – это может быть поверхность «вода – осадок», «воздух – осадок» или контакт соли с породами, имеющими с ней одинаковую плотность. Достигнув критических уровней, вертикальные движения соляных масс у поверхности соляного купола переходят в горизонтальные с образованием соляных карнизов, козырьков и форм соляных диапиров в виде лампочки или луковицы.

 

Рисунок 4. Геологические разрезы юго-восточной части Прикаспийской впадины (по [16] с дополнениями и изменениями)

Figure 4. Geological cross-sections of south-eastern part of Pricapian basin (according to [16] as amended and supplemented)

А) по направлению Боржер-Мынсуалмас / towards Borjer-Mynsualmas; Б) по направлению Биикжал-Тортай / towards Biikzhal-Tortay

1 – догерцинское основание; 2 – нижнедевонские отложения: серые алевролиты и глинистые сланцы, реже песчаники; 3 – верхнедевонские зеленые градационные терригенные породы; 4 – верхнедевонские отложения карбонатных платформ; 5 – нижнекаменноугольные зеленые градационные терригенные породы; 6 – нижнекаменноугольные отложения карбонатных платформ; 7 – верхнекаменноугольные отложения карбонатных платформ; 8 – каменноугольные глубоководые сланцы и алевролиты в пересливании терригенными и карбонатными пластами; 9 – нижнепермские сланцы и алевролиты; 9 – грубозернистые нижнепермские отложения; 10 – нижнепермские карбонатные платформы; 11 – кунгурские соленосные отложения; 12 – средне- и верхнепермские красноцветы; 13 – юрские отложения; 14 – меловые отложения; 15 – кайнозойские отложения; 16 – разломы; 17 – сейсмические маркёры региональных отражающих горизонтов.

1 – pre-Hercynian foundations; 2 – Lower Devonian sediments: gray siltstones and clay shales, less often sandstones; 3 – Upper Devonian green gradational terrigenous rocks; 4 – Upper Devonian carbonate platform deposits; 5 – Lower Carboniferous green gradational terrigenous rocks; 6 – Lower Carboniferous carbonate platform deposits; 7 – Upper Carboniferous carbonate platform deposits; 8 – Carboniferous deep-water shales and siltstones overlain by terrigenous and carbonate strata; 9 – Lower Permian shales and siltstones; 9 – coarse-grained Lower Permian sediments; 10 – Lower Permian carbonate platforms; 11 – Kungur saline sediments; 12 – Middle and Upper Permian redstones; 13 – Jurassic sediments; 14 – Cretaceous sediments; 15 – Cenozoic sediments; 16 – faults; 17 – seismic markers of regional reflecting horizons.

Границы литостратиграфических комплексов показаны в общепринятых стандартных индексах. Расшифровка индексов показана на рис. 7.

The boundaries of lithostratigraphic complexes are shown in generally accepted standard indices. Decoding of the indices is shown in Fig. 7.

 

Такая стадийность развития соляных диапиров, вытекающая из гравитационной модели, подтверждается геологическими наблюдениями в большинстве бассейнов мира, однако степень развития соляных структур зависит от многих факторов и различна для всех солянокупольных бассейнов и даже для определенных его частей, что в полной мере относится и к Прикаспийской впадине.

Первые две стадии здесь легко интерпретируются, например, первая стадия по присутствию «зоны рудиментарных куполов», которые представляют собой остатки соляных антиклиналей, образованных при возрастании осадочной нагрузки вышележащей терригенной толщи верхней перми и продолжающемся прогибании фундамента бассейна (рис. 5 и 7). На этой стадии соль подвижна и для вертикального, и для горизонтального перемещения. Также в складчатость вовлекалась и верхнепермская синседиментационная терригенная толща (рис. 8). Вторая стадия легко объясняется увеличением поступления терригенного осадка и ростом вертикальной нагрузки, что и привело к образованию крупных соляных диапиров за счёт притока соляных масс из пониженных участков, образованных на предыдущей стадии.

Наблюдения взаимоотношений соляных тел с вмещающими их более плотными породами показывают, что для пластического перераспределения масс соли необходима дифференцированная нагрузка на первоначальные материнские пласты вышележащих отложений, т.е. соляные диапиры не растут спонтанно за счёт разности плотностей и не всегда пронизывают толстые покровы перекрывающих (например, сейсмический профиль на рис. 6). Дифференцированная нагрузка может создаваться седиментационными процессами смещения депоцентра тяжести поступающих в бассейн осадков (например, боковое заполнение), тектонической деформацией покровов и основания (тектонические факторы, растяжение, сжатие) и эрозией [15]. По первопричинам создания дифференцированной нагрузки механизмы роста соляных структур могут быть разделены на три типа: пассивный, активный и реактивный.

Пассивный механизм движения соли предполагает одновременно рост соляных куполов и осадконакопление терригенных (сульфатно-терригенных) толщ. Дифференциация нагрузки на материнские пласты соли создается за счёт естественного различия гранулометрического и плотностного составов центральных и дистальных частей проградационных клиноформ (комплексов), вдоль которых поступает осадочный материал. В результате в подстилающей толще соли закладывается соляная подушка. В синклинали перед фронтом растущей соляной структуры улавливается значительно большее количество материала, чем в своде и на противоположном крыле. Это увеличивает дифференциацию и способствует отжатию соли из мульды в направлении, противоположном источнику сноса. Образуются нормальные соляные купола. От растворения соль предохраняет слой осадков.

В Прикаспийской впадине процессы пассивного роста соляных куполов преобладали на ранних стадиях их развития в средней-верхней перми и триасе. Это подтверждается следующими фактами: по- всеместно отмечается утончение осадков перми и триаса в сводах куполов, свидетельствующее об их преимущественно конседиментационном росте, и, как правило, межкупольные зоны, разделенные куполами, имеют по данным сейсморазведки различный облик. При пассивном росте куполов мощности одновозрастных осадков в отдельных мульдах могут различаться в несколько раз. Механизм поступления терригенного осадочного материала в бассейн в пред- и посткунгурское время может быть объяснён геотектоничекой обстановкой (рис. 9), связанной с замыканием Уральского палеоокеана и образованием океана Палеотетис [1, 17], который имел сложную историю, связанную с перемещением Иранских континентальных блоков и их коллизией с Туранской плитой, отделяющей Прикаспийскую впадину [18, 19].

 

Рисунок 9. Палеотектонические реконструкции древних континентов, слагающих Евразию и прилегающих территорий в конце палеозоя (по [17] с дополнениями)

Figure 9. Paleotectonic reconstructions of the ancient continents that make up Eurasia and adjacent territories at the end of the Paleozoic (according to [17] as amended and supplemented)

а) для эпохи средней юры / for the Middle Jurassic; б) для эпохи среднего триаса / for the Middle Triassic; в) для эпохи средней перми / for the Middle Permian; г) для эпохи раннего карбона / for the Early Carboniferous

1 – горы и возвышенности / mountains and uplands; 2 – массивы суши / land masses; 3 – шельф и окраина континентов / shore and continental margin; 4 – глубоководные бассейны / deep-water basins; 5 – срединно-океанический хребет / mid-ocean ridge; 6 – зоны субдукции / subduction zones; 7 – Прикаспийская впадина / Caspian depression.

ПВ – Прикаспийская впадина / Pre-Caspian Basin.

 

Активный механизм движения соли вызывается тектоническими процессами сжатия, когда первоначальные (часто незначительные по мощности) материнские пласты соли вовлекаются в процессы складкообразования и надвигообразования. Соль нагнетается в зоны разломов и ядра антиклинальных складок, слагая наиболее ослабленные зоны. Соль часто не образует диапиров, а выполняет роль ядер деформируемых структур (рис. 6, а и б).

Реактивный механизм образования (развития) диапиров. В юрский период вследствие существенного уменьшения объёма привносимого осадочного материала морские и прибрежно-морские отложения перекрыли межкупольные зоны и своды куполов. Однако в меловое время поступление материала в бассейн и дифференциация нагрузок снова возросли (рис. 7). Прогибание центральной части впадины приводило к значительным по масштабам региональным растяжениям надсолевых осадков, в первую очередь, в зонах древних соляных куполов, продолжающийся замедленный рост которых также вызывал растяжение. Это способствовало заложению и широкому развитию грабенов в результате активизации разломов фундамента, а в сводах – созданию ослабленных зон (рис. 8). Вертикальные движения соли приподнимали породы в сводах куполов выше уровня денудации, а эрозия надсолевых отложений, в свою очередь, увеличивала дифференциацию нагрузок и обеспечивала дальнейший рост куполов. Так происходил «прорыв» юрских и меловых толщ.

Таким образом, региональное растяжение явилось главной причиной роста соляных куполов в послеюрское время. Следовательно, частота размещения соляных куполов зависела от первоначальной генерации их в верхней перми и триасе, а не от общей мощности соли и надсолевых отложений, как это следует из гравигенной теории.

Таким образом, рассмотренные особенности солянокупольной тектоники в Прикаспийской впадине дают возможность по-новому подойти к объяснению многих известных факторов геологического строения соляных куполов и диапиров, а также прогнозировать по сейсморазведочным и гравиметрическим данным перспективные типы ловушек в надсолевых отложениях Прикаспийской впадины.

Заключение

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1. Прикаспийская впадина запада Казахстана в средней части разреза представлена соленосной формацией. Формой и размерами его котловина почти совпадала с современной структурой, и через узкий пролив он сообщался с Палеотетисом и, располагаясь в низких тропических палеоширотах, стал местом, где началось интенсивное накопление эвапоритов.
2. Толщина соли, накопившаяся в центре впадины, по-видимому, могла достигать 4,5 км, уменьшаясь на бортах до 1–2,5 км.
3. Здесь широко проявилась солянокупольная тектоника, что привело к образованию более 1500 соляных куполов с различными формами, размерами, высотой прорыва перекрывающих толщ и разнообразными комбинациями структур в плане.
4. Солянокупольная тектоника определяет геологический облик надсолевых отложений и является характерной чертой впадины. Соляные купола Прикаспийской впадины прошли три этапа развития с различными механизмами соляной тектоники: верхнепермско-триасовый, юрско- нижнемеловой и верхнемеловой-палеогеновый (рис. 10).
5. В верхнепермско-триасовое время были полностью сформированы соляные подушки и непрорванные соляные гряды. Соляные структуры в верхней перми и триасе образовались по схеме пассивного роста. Вертикальные движения соли, заложение подушек и гряд происходили вследствие дифференцированной нагрузки на соляные массы призм бокового заполнения бассейна за счёт одностороннего источника сноса со стороны Урала и Мугоджар, а также острово- дужно-аккреционного комплекса, формировавшегося на юге. По разные стороны соляных диапиров накапливались одновозрастные осадки различной мощности.
6. Солянокупольная тектоника, условия седиментации и формирование системы сбросов в надсолевом комплексе тесно связаны с региональными тектоническими процессами, происходившими в различные отрезки геологического времени в Прикаспийской впадине, на Урале, на юге Каспийского блока и Иранских киммерийско-альпийских складчатых структурах и континентальных тектонических блоках.
7. В юрско-нижнемеловое время продолжался интенсивный вертикальный рост соляных структур третьей зоны. Основным механизмом роста были реактивные движения соли в сводах за счёт растяжения, утончения и грабенообразования юрско-меловых отложений.
8. В верхнемеловой – палеогеновый период существенную роль играли мини-бассейны, в которых накапливались огромные мощности терригенных отложений, формировались вторичные компенсационные мульды, создающие дифференцированные нагрузки на соль, способствующие вертикальному и горизонтальному перемещению соляных масс.

 

Рисунок 10. Схема формирования соленосной Прикаспийской впадины (по [2] с дополнениями)

Figure 10. Formation diagram of the salt-bearing Caspian depression (according to [2] as supplemented)

А) этап накопления соли в кунгурское время / stage of salt accumulation in the Kungur period; Б) начало куполоообразования / dome formation; В) увеличение осадочной нагрузки / increase in sediment load; Г) проявление соляного диапиризма в мезозойское эпоху / manifestation of salt diapirism in the Mesozoic Era

1 – подсолевые отложения девона, преимущественно терригенно-карбонатного состава; 2 – карбонатные отложения верхнего девона; 3 – терригенно-карбонатные отложения карбона; 4 – карбонатные отложения карбона; 5 – терригенно-карбонатные отложения нижней перми; 6 – соль и сульфаты кунгурского яруса верхов нижней перми; 7 – соль и сульфаты роудского яруса низов верхней перми; 8 – терригенные отложения роудского яруса низов верхней перми; 9 – терригенные песчаники и алевролиты верхней перми и триаса; 10 – нерасчлененные юрские терригенные отложения; 11 – карбонатно-терригенные верхней юры; 12 – терригенные и вверху терригенно-карбонатные отложения мела; 13 – кайнозойские терригенные отложения, в основании датские карбонаты; 14 – современные отложения; 15 – тектонические разломы.

1 – subsalt sediments of the Devonian, mainly of terrigenous-carbonate composition; 2 – carbonate sediments of the Upper Devonian; 3 – terrigenous-carbonate sediments of the Carboniferous; 4 – carbonate sediments of the Carboniferous; 5 – terrigenous-carbonate sediments of the Lower Permian; 6 – salt and sulfates of the Kungurian Stage of the Upper Lower Permian; 7 – salt and sulfates of the Rhodian Stage of the Lower Upper Permian; 8 – terrigenous sediments of the Rhodian Stage of the Lower Upper Permian; 9 – terrigenous sandstones and siltstones of the Upper Permian and Triassic; 10 – poorly defined Jurassic terrigenous sediments; 11 – carbonate-terrigenous sediments of the Upper Jurassic; 12 – terrigenous and above terrigenous-carbonate deposits of the Cretaceous; 13 – Cenozoic terrigenous deposits, at the base Danish carbonates; 14 – modern sediments; 15 – tectonic faults.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Исследования выполнены по гранту Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан, № АР14870515.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Ибрашев К.Н. – подготовка и редактирование рукописи, сбор материалов, Ахметжанов А.Ж. – подготовка материалов и графики, Жемчужников В.Г. – написание статьи, анализ и проверка результатов, Ахметжанова Г.А. – подготовка и редактирование рукописи, Увакова С.К. – редактирование рукописи, Галиев Н.Р. – подготовка графических материалов.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. The research was funded by the Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan, grant No. AR14870515.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. The greatest contribu- tion is distributed as follows: Kenzhebek N. Ibrashev – preparation and editing of the manuscript, collection of materials; Aitbek Zh. Akhmetzhanov – preparation of manuscript and graphic materials; Vyacheslav G. Zhemchuzhnikov – writing the article, analyzing and verifying the results; Gaukhar A. Akhmetzhanova – preparation and editing of the manuscript; Saule K. Uvakova – editing of the manuscript; Nurzhan R. Galiyev – preparation of graphic materials.

About the authors

Kenzhebek N. Ibrashev

Kazakh-British Technical University

Email: k.ibrashev@kazenergy.com
ORCID iD: 0000-0003-2979-1056
Scopus Author ID: 57210290727

Cand. Sc. (Engineering)

Kazakhstan, Almaty

Aitbek Z. Akhmetzhanov

Kazakh-British Technical University

Author for correspondence.
Email: a.akhmetzhanov@kbtu.kz
ORCID iD: 0009-0008-7508-4882
Scopus Author ID: 57196274318

Cand. Sc. (Geology and Mineralogy)

Kazakhstan, Almaty

Vyacheslav G. Zhemchuzhnikov

Kazakh-British Technical University

Email: v.zhemchuzhnikiv@kbtu.kz
ORCID iD: 0000-0002-1729-0038
Scopus Author ID: 6506519046

Cand. Sc. (Geology and Mineralogy)

Kazakhstan, Almaty

Gauhar A. Akhmetzhanova

Kazakh-British Technical University

Email: g.akhmetzhanova@kbtu.kz
ORCID iD: 0000-0003-0437-8820
Scopus Author ID: 56669730400
Kazakhstan, Almaty

Saule K. Uvakova

Kazakh-British Technical University

Email: s.uvakova@kbtu.kz
Kazakhstan, Almaty

Nurzhan R. Galiyev

Kazakh-British Technical University

Email: n.galiev@petrolab.kz
Kazakhstan, Almaty

References

Supplementary files