Главная – Журналы – Геология и геофизика 2011 номер 10

Историко-геологическая и палеобиосферная информация, раскрывающая эволюцию Земли во взаимодействии ее геосферных оболочек, определяет хроностратиграфическое пространство литосферы. Носителями этой информации являются стратиграфические подразделения. Элементарной ячейкой структуры хроностратиграфического пространства фанерозоя является биостратиграфическая зона, а в протерозое эту функцию выполняют секвентемы. Вендская секвентема, нижняя граница которой связана с окончанием ледниковой субэратемы, формированием последних диамиктитов (Varangerian, Marinoan) и крупнейшей постгляциальной трансгрессией, имеет уникальную палеонтологическую характеристику, которая постоянно расширяется и детализируется. В хроностратиграфическом пространстве венд, несомненно, относится к неопротерозою, однако составляет единый с фанерозоем акрохрон биосферной эволюции. Вендский этап разделяет и связывает два разновеликих интервала эволюции геомериды - более длительный (от возникновения самой жизни до начала венда) временной интервал, отмеченный доминирующей ролью прокариотных экосистем, и относительно короткий, но разительно отличающийся своим невероятным биоразнообразием существования экосистем современного типа с явной доминантой эукариот.

Иерархическая структура и концептуальные основы Международной стратиграфической шкалы (МСШ) были созданы в период деятельности первых восьми сессий Международного геологического конгресса (МГК) (1878-1900 гг.) путем систематизации и унификации преимущественно западно-европейских региональных стратоэталонов, кроме перМКСой и частично каменноугольной систем со стратотипами на территории России. В последующее столетие она уточнялась и дополнялась на основе тех же принципов. С середины 80-х годов прошлого столетия в рамках Международной комиссии по стратиграфии (МКС) начала проводиться самая радикальная реформа МСШ, которая выявила противоречивые тенденции в развитии современной стратиграфии. Они выражены прежде всего в принципиальных различиях новой методологии "рационального" обоснования глобальных стратоэталонов, принятой МКС, и реальной практикой разработки их региональных эквивалентов, основанных не на выборе отдельных хронометрических реперов для глобальных корреляций, а на выявлении естественных историко-геологических этапов в эволюции экосистем с использованием всей совокупности палеонтологических, седиментологических и изотопно-хронометрических данных. Главным элементом нового подхода стало провозглашение самодостаточности лимитотипов, т.е. монотаксонных реперов для градуировки МСШ, заменяющих в качестве первоосновы стратотипы самих подразделений как их интегральных комплексных характеристик, отражающих направленность и периодичность в эволюции Земли. Негативные последствия такого "рационального" обоснования и ревизии стратоэталонов МСШ особенно отчетливо видны на примере нововведений в расчленение кембрийской и ордовикской систем при сопоставлении принятых МКС их новых отделов и ярусов с глобальными экосистемными перестройками в раннем палеозое.

Современные представления о геологической истории, палеогеографии и палеобиогеографии средних широт Центральной Евразии в палеогене были заложены во второй четверти прошлого столетия А.Л. Яншиным. Рассмотрены основные этапы геологического развития Западно-Сибирской и Туранской плит, а также Тургайского прогиба. В палеоцене и эоцене они являлись ключевыми звеньями единой меридиональной морской коммуникационной системы, связывающей Арктический океан с Тетисом. До возникновения широтного Альпийско-Гималайского орогенного пояса Тетис с его окраинными морями образовывали единую шельфовую акваторию. Наиболее тесные связи водных масс и биотический обмен между ними были в танете и первой половине ипра. Это сопровождалось активным теплопереносом из тропических в высокие широты по всей системе внутренних шельфовых морей и проливов. C конца палеоцена меридиональная система была дополнена и осложнена широтной системой проливов, обеспечивающей связь морей Северного Перитетиса с Североморским бассейном и Атлантикой. Сочетание двух морских коммуникационных систем до конца эоцена определяло динамику климата этого региона. Влияние Арктического бассейна в большей степени отражалось на составе холодноводного бентоса, а Тетиса - на планктонной биоте фотического слоя. В заключительный этап морского осадконакопления в тавдинский век Западно-Сибирский внутренний бассейн был уже полностью изолирован от Арктического и открыт через Тургайский пролив только в Туранское море. В периоды низкого стояния уровня Мирового океана происходило формирование "азолловых" слоев в условиях опреснения поверхностных вод и дизоксии придонных, населенных угнетенной бентосной биотой. На рубеже эоцена и олигоцена с исчезновением тавдинско-чеганского моря на обширных пространствах Западной Сибири, Тургая и Северного Приаралья начала формироваться речная сеть. Она была ориентирована с севера на юг в условиях нестабильного умеренно-теплого (до субтропического) климата с переменной влажностью. Окончательное становление мезофитной листопадной хвойно-широколиственной флоры тургайского экотипа завершилось к концу раннего олигоцена.

Выполнен сейсмостратиграфический анализ палеогеновых отложений Северо-Восточного Устюрта. Выделено четыре сейсмостратиграфических комплекса: палеоцен-ипрский, лютет-бартонский (тасаранский), бартон-приабонский (саксаульско-чеганский) и олигоценовый. Впервые установлено клиноформенное строение тасаранского и саксаульско-чеганского комплексов. Это объясняет различные представления о возрасте комплексов. Сейсмостратиграфический анализ должен стать неотъемлемой частью стратиграфических исследований, что существенно повысит надежность корреляции разрезов.

Исследования, проведенные за последние десятилетия на суше, в областях подготовки осадочного вещества, по путям его переноса на разных высотах в атмосфере и выпадения на поверхность океана (природный планшет) привели к выводу о существовании глобальной системы дальнего высотного (трансокеанского) переноса вещества особого состава и свойств. Это тонкие микро- и наночастицы (94 % мельче 2 мкм), которые своим происхождением отвечают тропическим и субтропическим аридным (бессточным) зонам суши и продолжаются в океаны. По составу и свойствам они соответствуют пелагическим глинам (красная глубоководная глина и др.). Со спутников и высотных самолетов удалось исследовать пылевые облака по путям их дальнего, в том числе трансокеанского, переноса. Эти данные дополнены пробами, собранными на островах и в рейсах экспедиционных судов, из кернов покровных и горных ледников, а также изучением продуктов распространения ядерных взрывов и извержений вулканов.
По ряду признаков выделены зоны аридной седиментации, т.е. определенной климатом (недостатком воды), подготовкой рассеянного аэрозольного вещества на суше, его транспортировкой ветром на разных высотных уровнях и отложением на поверхность океана. Транспортировка идет на двух высотных уровнях (от поверхности до облаков и выше облаков, 5-7 км), где скорость ветра достигает 300 км/ч, чем и определяется дальность переноса.
Выделены три типа переноса, отличающиеся не только динамикой, но и составом, и свойствами микро- и наночастиц: 1 - локальный (0-10 км от источника); 2 - региональный (100-1000 км); 3 - глобальный (более 1000 км). Материал глобального переноса - тонкий. Общая поставка эолового материала определена 1.6 млрд т/год, что близко к поставке речного материала в пелагиаль, т.е. за пределы маргинальных фильтров. Поставка идет из четырех главных источников на суше с осаждением в морских частях аридных зон. Общая их площадь составляет около 1/3 площади Мирового океана. Во время оледенений в связи с понижением уровня на 100-120 м развеивались рыхлые осадки с осушки шельфа, которая по площади приближалась к площади всей Африки. Это приводило к росту запыленности атмосферы в 3-5 раз и ослаблению теплового потока Солнца в связи со снижением прозрачности атмосферы. Аридные морские осадки прошлого изучаются в колонках и кернах глубоководного бурения. Обосновываются новыми данными недавно открытые процессы аридной седиментации в морях и океанах.

Первая бактериальная форма в фосфоритах (бацилловидная) была описана в 1895 г. Б. Рено и С.Е. Бертраном из копролитов позвоночных животных пермских битуминозных сланцев области Отун (Autun) Франции. Из тех же образований Б. Рено в 1900 г. впервые диагностированы кокковидные бактерии. Д. Соудри и И. Шампетье в 1983 г. впервые описали капсулы цианобактериальных нитей из кампанских фосфоритов пустыни Негев, Израиль. Гликокаликс впервые выявлен в верхнеюрских-нижнемеловых фосфоритах Егорьевского месторождения Русской платформы, где он сопутствует кокковидным бактериальным формам.

В мезонеопротерозойских бассейнах юга Восточной Сибири выделяются разнообразные строматолитовые постройки: простые (биогермы и биостромы), одиночные, барьерные, береговые рифы и рифоподобные структуры и крупные рифоподобные банки. Эти данные и результаты макро- и микроскопических исследований строматолитов указывают на ведущую роль микробиальных сообществ в производстве первичного карбонатного материала. Основная масса карбонатного ила зон глубокого шельфа, склонов и бассейновых равнин мезонеопротерозойских бассейнов Восточной Сибири поступала с мелководных шельфов. Анализ материалов практически по всем карбонатным комплексам докембрия свидетельствует, что ведущая роль микробиальных сообществ в генерации карбонатного материала прослеживается в явном виде с позднего мезоархея. Как мелководные, так и глубоководные карбонатные осадочные системы докембрия во многом гомологичны фанерозойским. Их многообразие и развитие контролируется рядом факторов, которые по-разному проявляют себя в геодинамически разнотипных бассейнах, а сами разноранговые карбонатные системы являются хорошими индикаторами разномасштабных событий в развитии бассейнов, начиная от малоамплитудных эвстатических колебаний уровня моря до глобальных эпох затопления и высокого стояния суперконтинентов.
Отсутствие в докембрии разнотипных известьпродуцирующих организмов определяет относительное однообразие карбонатных пород, а также не всегда выразительную структурно-морфологическую дифференциацию органогенных построек докембрия.
Эволюция рифогенных систем в докембрии определялась в первую очередь общей эволюцией литосферы, благодаря которой в определенные эпохи создавались и прекращали свое развитие бассейны, благоприятные для массового развития микробиальных сообществ, а также усложнением структуры микробиальных сообществ - строматолитообразователей. Эпохи редукции строматолитообразования и деструкции морских бассейнов хорошо гармонируют с глобальными эпохами становления и высокого стояния суперконтинентов.

Приведены результаты изотопных (Sr, С и О) и геохимических исследований карбонатных отложений енисейской серии хр. Азыр-Тал (Кузнецкий Алатау). С помощью методов Sr и С изотопной хемостратиграфии установлены возрастные ограничения на время формирования карбонатных отложений енисейской серии. На основе этого показано, что осадки чарыштагской, биджинской, мартюхинской и нижней части сорнинской свит накапливались в позднем венде и раннем кембрии, в возрастном интервале 580-530 млн лет, а верхней части сорнинской свиты - 525-517 млн лет. При этом последовательное накопление их в едином осадочном бассейне не подтверждается проведенными геохимическими исследованиями. Отложения верхней части (пачки 2 и 3) сорнинской свиты накапливались в осадочном бассейне иного типа, чем все остальные нижележащие отложения енисейской серии. Так, в поздневендское время в пределах Кузнецкого Алатау можно выделить, как минимум, два типа мелководных морских бассейнов - шельфовый в пределах блока с пассивным тектоническим режимом (чарыштагская, биджинская, мартюхинская и нижная часть сорнинской свит) и океанический, где накопление происходило в пределах океанических островов при активной подводной гидротермальной деятельности (верхняя часть сорнинской свиты).

Оценка глубин палеобассейнов относится к одной из наиболее трудных задач в области изучения эволюции осадкообразования. Значительные вариации глубин океанических и шельфовых палеобассейнов обусловлены не только их генезисом, но и историей развития составляющих такие бассейны отдельных крупных элементов за счет дифференциации расчлененного дна. С этих позиций изучены эффузивно-осадочные и осадочные образования раннего палеозоя Горного Алтая. Эти объекты формировались на палеоокеанических поднятиях раннекембрийской Кузнецко-Алтайской островной дуги и в позднекембрийско-раннеордовикском Алтайском сегменте Палеоазиатского океана, а также во внешней зоне Алтайского позднеордовикского шельфового бассейна. По геологическим, геохимическим и литолого-фациальным данным получены экспертные оценки абсолютных глубин отдельных фрагментов палеобассейнов с кремневым осадконакоплением, откалиброванные на заключительном этапе биоиндикаторными методами. Для верхних частей палеоокеанических поднятий Кузнецко-Алтайской раннекембрийской островной дуги предполагаются глубины 300-400 м, для верхних частей палеоокеанических поднятий Алтайского позднекембрийско-раннеордовикского сегмента Палеоазиатского океана - глубины от 500 до 1200 м, а для внешнего края внешней зоны позднеордовикского Алтайского шельфового бассейна - глубины от 150 до 500 м.

Обобщены результаты комплексных литологических и ихнофациальных исследований келловей-оксфордских отложений Западно-Сибирского осадочного бассейна по керновому материалу более 200 скважин. В разрезах различных структурно-фациальных зон идентифицировано 10 ихнофоссилий ихнофаций Skolithos , Cruziana и Zoophycos , прослежены пространственные изменения видового состава ихнофациальных сообществ. Установлено, что латеральные и вертикальные изменения в распределении ихнофоссилий четко согласуются с региональными закономерностями строения васюганского горизонта и связаны с циклическими перестройками седиментационных систем бассейна в келловей-оксфордское время.

Проведено комплексное седиментологическое изучение васюганского горизонта на территории Александровского свода. Реконструированы обстановки его формирования с построением серии палеогеографических схем. Установлено, что в разные этапы здесь сосуществовали мелководно-морские, прибрежно-морские, переходные и континентальные обстановки седиментации. На большей части свода распространены разрезы переходного наунакско-васюганского и васюганско-наунакского типов, в крайней западной части - разрезы васюганского, в крайней восточной - наунакского типов. Установлено, что песчаные пласты горизонта Ю₁ являются коллекторами низкого качества, улучшенные коллекторы распространены на западном склоне и северной переклинали Александровского свода.

На основании сейсмогравитационного моделирования вдоль геотрансектов ГСЗ Евробридж-96 и Евробридж-97 показана тектоническая картина формирования в палеопротерозое Центрально-Белорусской сутурной зоны как структуры субдукционного и коллизионного процессов конвергентного сочленения Фенноскандинавского и Сарматского сегментов Восточно-Европейской платформы. Установлено влияние дорифейских процессов на последующие тектонические события, происходившие на территории Беларуси в фанерозое.

В фанерозойское время в эпиконтинентальных осадочных бассейнах глубина моря испытывала значительные изменения, часто сопровождавшиеся регрессиями. В эпохи регрессий и размыва на осушившемся шельфе и в прилегающих частях морских бассейнов создавались условия для формирования многочисленных неструктурных (стратиграфических) ловушек для нефти и газа. Изменения глубины моря с амплитудами до 100-200 м и продолжительностью 1-3 млн лет (циклы третьего порядка) обычно связывают с эвстатическими флуктуациями уровня океана. Для оценки их возможной амплитуды предлагается модель, описывающая изменения глубины воды под влиянием эвстатических флуктуаций на карбонатных платформах, испытывающих тектоническое погружение. Учитываются изостатическая реакция коры на изменения водной нагрузки и конечное время, необходимое для образования почв и карста на осушившемся шельфе или его верхней части. На основе этой модели проведен анализ данных по опорным разрезам мелководных отложений на Северном Тимане. Он показывает, что в среднем и позднем карбоне, а также в ранней перми амплитуда эвстатических флуктуаций третьего порядка не превышала нескольких десятков метров. В ту же эпоху проявлялись более короткие флуктуации (~ 100 тыс. лет), связанные с образованием и таянием крупных ледяных щитов в Гондване. В первой половине башкирского века (ранний пенсильваний) на шельфе Восточно-Европейской и Северо-Американской платформ имела место регрессия, после чего восстановилось мелководное осадконакопление. Эту регрессию обычно связывают со значительным понижением уровня океана. В ряде других областей на протяжении всего башкирского времени продолжалось медленное мелководное осадконакопление. Это указывает на то, что башкирская регрессия была обусловлена поднятиями коры. Кратковременное поднятие можно объяснить восходящими конвективными течениями в мантии под астеносферой. На юге Северной Америки они привнесли в литосферу активный флюид. Это привело к быстрым погружениям коры вследствие эклогитизации в прогибах Аркома и Анадарко, а также к сильному размягчению литосферы и ее сжатию в складчатом поясе Уачита.

В заангарской части Енисейского кряжа вблизи надвигов в зоне Татарского глубинного разлома локально проявлен метаморфизм умеренных давлений, в результате чего происходило прогрессивное замещение андалузита кианитом и образование новых минеральных ассоциаций и деформационных структур. Среди общих особенностей кианит-силлиманитового метаморфизма выделяются узкие зоны метаморфизма умеренных давлений (от 2.5 до 7 км) и постепенное повышение общего давления при приближении к надвигам (от 4.5-5 кбар до 6.5-8 кбар) при незначительных вариациях температуры, что свидетельствует о весьма низком метаморфическом градиенте от 7 до 12°С/км. Эти особенности являются характерными признаками коллизионного метаморфизма, обусловленного тектоническим утолщением земной коры в результате надвига с последующим быстрым подъемом и эрозией. В рамках этой модели с использованием результатов геотермобарометрии и ⁴⁰Ar-³⁹Ar датировок по слюдам была рассчитана скорость эксгумации пород, равная 0.368 мм/год. С учетом скорости эксгумации пород на примере ряда участков определены возрасты и этапы коллизионного метаморфизма с пиками 849-862 и 798-802 млн лет. Формирование более древних метаморфических комплексов (Ангарский, Маяконский, Тейский и Чапский участки) происходило в результате надвига на Енисейский кряж блоков пород со стороны Сибирского кратона, что подтверждается геофизическими данными и результатами исследований природы и возраста источников сноса. Поздний повторный коллизионный метаморфизм обусловлен встречными движениями мелких блоков восточного направления в зоне оперяющих разломов более высокого порядка (Гаревский участок). В региональном плане это может быть связано с аккрецией и коллизией микроконтинента, отколовшегося от кратона на рубеже раннего-среднего рифея, к Центрально-Ангарскому террейну.

На базе комплексной интерпретации материалов сейсморазведки, ГИС и глубокого бурения осуществлено построение структурных карт и карт изопахит сейсмогеологических мегакомплексов. Выполнен анализ истории тектонического развития северо-западной части Каймысовского свода и прилегающих районов Юганской мегавпадины в мезозое и кайнозое, установлены основные этапы образования структур различных порядков. Анализ геолого-геофизических материалов показал, что, несмотря на схожее современное структурно-тектоническое строение Ларломкинского и Первомайско-Весеннего валов, история их формирования была принципиально отличной.
В результате проведенных исследований сделан вывод о том, что большинство локальных поднятий, в частности, Ларломкинская структура, с которой связана верхнеюрская нефтяная залежь, в рельефе баженовской свиты были сформированы в неокоме, благодаря унаследованному росту эрозионно-тектонических выступов (ЭТВ) доюрского основания, и впоследствии развивались слабо. Образование крупных положительных тектонических структур I порядка - Каймысовского свода и Юганской мегавпадины, а также Первомайско-Весеннего вала, представляющего собой крупную ловушку, с которой связано одно из наиболее крупных на юго-востоке Западной Сибири нефтяных месторождений, завершилось в кайнозое.