100 ЛЕТ
ПРИЗНАНИЮ ШАРЬЯЖНЫХ СТРУКТУР
М. КАМАЛЕТДИНОВ,
академик АНРБ
В XIX веке в Альпах геологи обнаружили следы многокилометрового надвигания одних частей складчатых поясов на другие (М. Бертран, М. Люже, Э. Арган и др.). Эти надвиговые дислокации назвали ша-рьяжами (синонимы: аллохтон, тектонический покров, наволок, напп). Факт существования таких структур еще долгие годы вызывал споры. Слишком неправдоподобным это казалось.
В 1903 году на Международном геологическом конгрессе в Вене шарьяжи получили официальное признание. При этом возможность покровной тектоники допускалась лишь для самой молодой в истории Земли, кайнозойской (альпийской), складчатости. Горные сооружения более древнего возраста — герцинско-го, байкальского, карельского и др. — считались заведомо бесшарьяжными. Совсем не допускались аллохтонные покровы на платформах и в океанах.
Дальнейшая история показала, что шарьяжные структуры благодаря их детальному изучению устанавливались раньше на территориях промышленно развитых стран и областей.
На территории России сведения о шарьяжных структурах стали появляться в 20 — 30-х годах прошлого столетия в Восточной Сибири, Карпатах, Крыму, на Урале.
Сначала представления о шарьяжных дислокациях мирно уживались с господствовавшими тогда фиксистскими взглядами о примате вертикальных движений земной коры. Ситуация резко изменилась, когда дело коснулось Урала. Здесь новые мобилистские построения встретили яростный отпор со стороны большинства местных геологов. Хотя среди последних были сторонники новых идей, победу одержали фиксисты.
Шарьяжные структуры запретили, объявив плодом фантазий буржуазных
геологов.
Отныне ошибочная фиксистская парадигма на долгие годы утвердилась в СССР в качестве официальной установки, которой должны были руководствоваться все исследователи. Геологические процессы стали причинно связывать с вертикальными движениями земной коры, а энергетическим источником этих движений полагали внутреннее тепло Земли.
Запрет мобилизма воздвиг непреодолимые препятствия для объяснения важнейших геологических процессов и явлений, таких как горообразование, складчатость, магматизм, сейсмичность, происхождение полезных ископаемых.
■ Горообразование
Ученые по-разному объясняли происхождение гор. Одни считали, что это останки древнего морского дна, сохранившиеся от размыва. Морская вода, как полагали, создала подводный горный рельеф, «выпахав» глубокие долины между массивами более твердых пород, ставших затем горными хребтами. Сторонников этого учения назвали нептунистами. Другие ученые, плутонисты, среди которых был и М. В. Ломоносов, считали, что горообразование — результат вулканической деятельности. Горные породы, ранее составлявшие дно моря, были подняты насильством «подземного жара Земли» вверх.
Сегодня известно, что орогенные пояса формируются с помощью ша-рьяжей. Горные области представляют собой зоны нагромождения многочисленных аллохтонных пластин, перемещенных в горизонтальном направлении силами сжатия на многие десятки и сотни километров. Чем больше пластин, тем выше горы и глубже погружены корни гор, опускающиеся под весом скученных шарья-жей. Поэтому складчатые области в поперечном сечении имеют форму огромной двояковыпуклой линзы. Так построены все горно-складчатые зоны независимо от их возраста и географического положения.
■ Складчатость
Складкообразование — наиболее распространенный геологический процесс, крайне сложный для понимания. Это подчеркивали многие ученые. Академик Н. С. Шатский отмечал, что складкообразование — один из труднейших вопросов теоретической тектоники.
Выяснение процесса складкообразования имеет важное практическое значение. Еще в 80-е годы XIX века возникла антиклинальная теория формирования залежей углеводоро-
дов, согласно которой они заполняют структуры, обращенные выпуклостью кверху, а вода в соответствии с удельным весом залегает ниже. Эта теория до сих пор является ведущей при поисках нефти и газа. Сейчас мы знаем, что причина сложности проблемы складкообразования заключалась в отсутствии ее фиксистского решения [Камалетдинов, Казанцев, Казанцева, 1981]. Складчатые дислокации образуются в результате сжатия земной коры. При этом сначала возникает надвиг (разрыв), а пластическому смятию подвергается его взброшенное крыло.
Масштабы надвиговых нарушений неизмеримо больше пликативных. Ал-лохтонная (шарьяжная) пластина, образованная наклонным или горизонтальным разрывом, может осложняться во фронтальной зоне десятками антиклинальных складок, формируя линейные валы значительной протяженности. Жигулевский надвиг, например, имеет протяженность 500 км, а его фронтальная зона осложнена двадцатью пятью нефтеносными антиклинальными складками.
Фундаменты платформ, в прошлом являвшиеся горно-складчатыми областями, характеризуются интенсивной дислоцированностью и дискретным строением. Они состоят из нагромождения пластин, глыб и чешуй, которые в условиях сжатия перемещаются относительно друг друга и тем самым гасят энергию сжатия, растрачивая ее на межблоковые движения.
При этом в породах фундамента формируются коллекторы, благоприятные для скопления нефти и газа, подобные тем, которые имеются в
месторождении Белый Тигр в Южном Вьетнаме.
■ О генезисе нефти и газа
В лабораторных условиях углеводороды можно получить многими способами — как из органических соединений, так и абиогенным путем. Вопрос в том, возникают ли условия для протекания подобных химических реакций в природе? На него можно дать утвердительный ответ. Разнообразие физико-химической обстановоки в земных недрах вполне отвечает возможностям синтеза углеводородов как органическим, так и неорганическим путем. Об этом свидетельствует, в первую очередь, и универсальность углеводородов, которые встречаются практически всюду: в виде болотного газа, в угольных шахтах, глубоководных впадинах океанов, шельфовых зонах морей, складчатых областях, глубоких скважинах на платформах, метеоритах, атмосфере многих планет.
Важная роль в формировании нефтегазовых месторождений принадлежит геодинамическим условиям, создаваемым шарьяжной тектоникой.
Движением шарьяжных пластин образуются зоны тектонического дробления, а также тонкодисперсные породы (милониты), служащие катализаторами при генерации углеводородов. Механическое перетирание пород в этих зонах способствует механо-хими-ческим реакциям углеводородообра-зования, происходящим здесь с большой активностью. Одновременно с этим процессом идет формирование структурных ловушек нефти и газа (Казанцева и др., 1982, Камалетдинов и др., 1987, и др.).
Концепция генезиса углеводородов позволяет положительно оценивать перспективы на нефть и газ практически всего геологического разреза пород от архейского до кайнозойского возраста. Причем, промышленные скопления углеводородов могут содержаться в породах любого литологического состава: — от песчаников и известняков до гранитов и серпентинитов.
Существенно возрастает и ареал перспективных на нефть и газ земель. К потенциально нефтегазоносным следует относить, например, все горноскладчатые пояса Земли, в том числе Урал. Благодаря шарьяжно-надвигово-му строению складчатых зон в них под обширными аллохтонными пластинами метаморфических и вулканогенных пород располагаются осадочные толщи, способные содержать крупные скопления углеводородов.
Этапы надвигообразования фиксируются с глубокого докембрия до современной эпохи. А при тектонической активизации возбуждается толща пород огромной мощности, включая не только осадочный чехол, но и породы фундамента, а также мантии Земли. Этот процесс сопровождается колоссальной вспышкой генерации углеводородов, образующих миграционные потоки по тектонически ослабленным зонам к структурным и литологичес-ким ловушкам, где скапливаются в виде залежей.
Для нефтегазообразования необходимо присутствие водорода и углерода (органического или неорганического). Поставщиком неограниченного количества водорода являются пластовые воды, вступающие в окислительные реакции с сульфидами и металлами, например, с железом при серпентинизации гипербазитов, происходящей при их шарьировании и дроблении.
Существует еще один предполагаемый источник водорода — внешнее жидкое ядро планеты. Отсюда водород диффундирует через мантию к подошве литосферы, где благодаря его скоплению образуется прерывистый слой пород пониженной вязкости, толщиной до 100 км — астеносфера. Верхняя ее граница залегает на глубине от 50 до 100 км. Согласно теории тектоники плит по этому слою происходит перемещение континентов. Можно предположить, что в астеносфере также идет процесс нефтега-зообразования.
Углерод широко распространен в космосе, а его присутствие в недрах Земли подтверждается значительными выбросами углекислого газа при извержении вулканов. В рассеянном ви-
де углерод содержится во всем осадочном чехле, но особенно в глубоководных глинистых сланцах, считающихся нефтематеринскими породами, и в карбонатных толщах.
■ Шарьяжи — главные структурные элементы земной коры
Основные геологические процессы
— горообразование, складчатость, сейсмичность, вулканизм, метаморфизм, а также формирование месторождений нефти, газа и руд металлов
— происходят с помощью шарьяжеоб-разования. Представления о бесконечном разнообразии причин, вызывающих геологические процессы, уходят в прошлое.
Запрет шарьяжных структур явился главным препятствием созданию учения, способного объяснить всю совокупность геологических событий. Возникло скептическое отношение к геологии как к науке.
Стремясь к развитию, геология стала делиться на многочисленные самостоятельные дисциплины — геофизику, геохимию, электрогеохимию, минералогию, кристаллографию, петрологию, литологию, вулканологию, стратиграфию, геоморфологию, океанологию, сейсмологию, тектонику, структурную геологию, гидрогеологию, нефтегазовую геологию, рудную геологию, горные науки.
Эти дисциплины развивались часто в отрыве друг от друга. У каждой вырабатывалась своя методика исследований, профессиональный язык. Геология стала суммой самостоятельных, слабо взаимосвязанных наук о Земл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.