ГЕОТЕКТОНИКА, 2012, № 5, с. 44-62
УДК 541.24
РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ЧЕХЛА КАК ОТРАЖЕНИЕ ТЕКТОНИКИ ФУНДАМЕНТА (о. КОЛГУЕВ, БАРЕНЦЕВО МОРЕ)
© 2012 г. Р. Б. Крапивнер1, А. В. Скоробогатько2
1 Гидрогеологическая и геоэкологическая компания ЗАО "ГИДЭК", 105203, Москва, ул. 15-я Парковая, д. 10а 2ООО "Лукойл-Инжиниринг", 127055, Москва, Сущевский вал, д. 2 Поступила в редакцию 04.04.2011 г.
Излагаются результаты детального изучения дислокаций рыхлых отложений преимущественно плиоцен-четвертичного возраста, экспонированных в обрывах прямолинейного протяженного (~30 км) берега острова Колгуев. По данным сейсморазведки этот линеамент приурочен к Береговому разлому, проявленному в нижней части осадочного чехла. Наблюдениями в клифах выявлена система продольных, диагональных и поперечных по отношению к ориентировке береговой линии разрывных нарушений. Их плановое расположение соответствует геометрии правосторонней сдвиговой зоны, ось которой почти совпадает с береговой линией, что позволило идентифицировать эти нарушения как вторичные разрывы области динамического влияния Берегового разлома фундамента. Установлено, что кинематика вторичных разрывов и направление наклона их сместителей полностью соответствует геометрии кулисного ряда этих нарушений в плане. Обосновывается вывод о том, что наблюдаемый в обнажениях пологий наклон сместителей взбросо-сдвигов обусловлен их приповерхностным выполаживанием в сторону относительно опущенного блока. Впервые приводится характеристика приповерхностных дислокаций, связанных с пластическим горизонтальным сдвигом в вертикальной плоскости, который обусловлен тем, что нижние слои осадочного чехла повторяют горизонтальное движение цоколя точнее, чем верхние. Приведенные данные указывают на высокую неотектоническую активность Баренцевского шельфа и позволяют установить геодинамическую обстановку региона в плиоцен-четвертичное время.
ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
В последние годы благодаря внедрению на месторождениях севера Западной Сибири технологии сейсморазведки 3Э в осадочном чехле над разломами северо-западного и северо-восточного простирания в доюрском фундаменте, практически не смещающими его поверхность по вертикали, были обнаружены многочисленные кулисные ряды коротких (километры) разрывных нарушений. Они имеют амплитуду не более нескольких десятков метров и нередко достигают дневной поверхности. Разломы фундамента под обнаруженными в осадочном чехле эшелонированными рядами разрывов были отнесены к сдвигам, активизированным в неотектоническую эпоху [4, 6]. По "пропеллерообразной" форме сместителей, а также закономерностям их распространения в вертикальных разрезах и на пого-ризонтных планах эти нарушения несомненно относятся к вторичным разрывам областей динамического влияния (ОДВ) разломов сдвигового типа [16] или сдвиговых зон [24]. Результатам математического и тектонического моделирования структур подобного типа и их изучения на природных объектах посвящены многочисленные публикации [1, 8—10, 15—20, 24 и др.], в которых за разнообразными по ориентировке и кинематике вторичными разрывами закрепились специ-
альные буквенные обозначения. Наиболее характерны синтетические диагональные (Я) и антитетические поперечные (Я') сдвиги, которые часто называют сдвигами Риделя. Они выстраиваются в эшелонированный ряд сопряженных сколовых разрывов, осью которого служит трасса разлома в фундаменте (рис. 1). На заключительной стадии развития сдвиговой зоны на ее поверхности появляются продольные (Ь) разрывы, практически параллельные главному разлому фундамента. Знак горизонтального смещения крыльев последнего уверенно определяется по геометрическому рисунку вторичных разрывов в плане, поэтому их выявление и картирование помогает диагностировать геодинамическую обстановку в верхних горизонтах земной коры.
Проблема распознавания вторичных структур ОДВ разломов фундамента особенно важна при изучении неотектоники платформенных равнин севера, в пределах которых широко распространены дислокации четвертичных отложений, включающие так называемые гляцио-надвиги и гляцио-шарьяжи, априори считающиеся гляцио-тектоническими. Между тем, пологое вблизи топографической поверхности залегание сместите-лей многих вторичных разрывов объясняется особенностями их формы в поперечном сечении. Эта проблема была впервые исследована
А.Р. Сандфордом [23], который показал что жесткий штамп с горизонтальной верхней и вертикальными боковыми гранями продуцирует в деформируемой над ним покровной толще крутые взбросы, выполаживающиеся вблизи поверхности в сторону опущенного блока, приобретая сходство с надвигами. Это объясняется особенностями поля упругих смещений, искривляющих вблизи поверхности (из-за снижения величины всестороннего давления) траектории главных нормальных напряжений сжатия. К аналогичному выводу пришел М.В. Гзовский [3]. Д. Лоуэлл [22] установил, что в условиях транспрессии приповерхностное выполаживание вторичных разрывов характерно и для сдвиговых зон. В экспериментах В. Барлетта [17] выпуклая вверх форма сместителей вторичных разрывов возникала и в обстановке простого сдвига при всестороннем давлении ниже 10 МПа, что в разрезе нелитифи-цированных пород соответствует глубине ~450 м. При этом, вдоль таких нарушений фиксировалось косое смещение как комбинация взброса и сдвига. Структуры, связанные с приповерхностным выполаживанием вторичных сдвиговых нарушений, распространены весьма широко [8— 10, 21, 25], в том числе на Баренцевоморском шельфе [12].
В статье излагаются результаты изучения вторичных дислокаций преимущественно четвертичных и плиоценовых отложений, развитых внутри сдвиговой зоны и экспонированных в обрывах прямолинейного северо-восточного берега острова Колгуев протяженностью около 30 км, представляющих собой почти непрерывное обнажение (рис. 2А, В). Последнее позволяет фиксировать многие детали иерархии и морфологии вторичных тектонических структур, недоступные наблюдениям в кернах скважин или на сейсмических записях и не воспроизводившиеся при моделировании. Работы осуществлялись методом непрерывного прослеживания контактов между пунктами детального описания вертикальных разрезов, расстояние между которыми не превышало первых сотен метров. На участках развития дислокаций наблюдения существенно детализировались. Попутно выполнялись сборы малако-фауны, образцов для выделения микрофауны и определения радиоуглеродного возраста органических остатков. По результатам наблюдений был составлен и зарисован сплошной (за исключением участков устьев рек) геологический разрез масштаба 1 : 400 к юго-востоку от устья р. Косая и 1 : 800 — к северо-западу от нее (рис. 2Б).
ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
В разрезе осадочного чехла выделяются два этажа. Первый из них делится границей регио-
Рис. 1. Диагональные (К) и поперечные (И/) сдвиги
Риделя в модели сдвиговой зоны шириной М на поверхности [16]
нального несогласия на два структурно-форма-ционных комплекса: доверхнедевонский терриген-но-карбонатный (1.5—2 км) и верхнедевонский— нижнепермский, преимущественно карбонатный примерно такой же мощности. Верхний этаж представлен терригенной толщей, включающей верх-неартинские, кунгурские, верхнепермские, мезозойские и новейшие (плиоцен-четвертичные) отложения общей мощностью 2—3 км.
Слои мезозойского субстрата новейших отложений наследуют структуру поверхности нижнепермских карбонатов (рис. 2А), испытывая общий наклон в северном направлении (на юге острова они представлены апт—альбом, на севере — низами верхнего мела). Вместе с тем, мощность новейших отложений возрастает от ~20—40 м на северной окраине острова до 100 м и более — на южной (рис. 3), фиксируя тектоническую инверсию и несогласие. В их разрезе выделяются ран-неплиоценовая колвинская и позднеплиоцен-эоплейстоценовая кипиевская свиты [2], представленные морскими отложениями. В плиоцен-эоплейстоценовую толщу вложены осадки, формирующие лестницу морских террас. Верхние террасы сформированы отложениями, отнесенными к чулейскому региональному горизонту (нижний—средний неоплейстоцен) [7] . Строение всех перечисленных стратиграфических подразделений однотипно. Началу и завершению трансгрессии моря соответствуют прибрежные пески и галечники, реже ленточнослоистые глины и алевриты (фации приливной литорали), а ее максимуму — диамиктон и замещающие его по латерали сортированные гомогенные глины. Отдельные элементы этой триады могут отсутствовать в разрезе из-за последующего размыва или палеогид-рологических условий. Нижние границы колвин-ской и кипиевской свит, а также чулейского горизонта отображают глубокий размыв и угловое
Рис. 2. А. Изогипсы поверхности нижнепермских карбонатов по данным сейсморазведки. 1 — разломы в нижней части осадочного чехла: 2 — предполагаемая трасса Берегового разлома. Б. Строение ОДВ Берегового разлома на поверхности. 1 — ось сдвиговой зоны: 2 — отрезок пологого сместителя продольного вторичного разрыва (L), экспонированный в береговом обрыве: 3—6 — проекции на дневную поверхность крутых сместителей вторичных разрывных нарушений, выполаживающихся вблизи поверхности: 3 — продольный вторичный разрыв (L), 4 — диагональный сдвиг Риделя (R), 5 — то же, предполагаемый по фрагментам структуры "смятия страниц..." [25]; 6 — поперечный сдвиг Риделя (R'); 7 — вторичные структуры, фиксирующие горизонтальный сдвиг слоев в вертикальной плоскости, выпуклость обращена в сторону вергентности масс; 8 — надвиг (Х), 9 — то же, предполагаемый у СЗ продольного окончания ОДВ Берегового разлома; 10 — сброс, 11 — то же, предполагаемый у ЮВ продольного окончания ОДВ Берегового разлома: 12 — днища современных долин и поверхность прибрежной косы; 13 — линия бурового разреза и ее номер; 14 — скважина и ее номер (данные Арктической морской инженерно-геологической экспедиции). Цифрами обозначены места расположения структур, отображенных на рисунках с соответствующими номерами. В. Географическое положение острова Колгуев
15° 30° 45° 60° 75°
несогласие. Верхненеоплейстоценовые морские пески мощностью 5—15 м и, обычно, с галечнико-вым гор
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.