Е.В. Деев, С.В. Зиновьев (ИГНГ СО РАН)

Целенаправленное исследование строения Западно-Сибирской плиты, интерес к которой был вызван прежде всего наличием в ее недрах богатейших запасов УВ-сырья, началось еще в 50-е гг. 20-го столетия. Для понимания общего тектонического устройства этой области и решения прикладных задач, связанных с поисками нефти и газа, большое значение имеет построение разноплановых структурных моделей чехла. Отсутствие достаточного числа глубоких скважин, вскрывших на полную мощность чехол Западно-Сибирской плиты, и их неравномерное распределение по площади предопределили широкое использование для этих целей данных геофизических методов, среди которых ведущая роль принадлежит МОГТ. Описываемый в настоящей статье морфотектонический анализ, основанный на сейсмических материалах, позволяет выявить неоднородности строения нижних горизонтов чехла в пределах северной части Западно-Сибирской плиты.

На сейсмических разрезах МОГТ Надым-Тазовского междуречья, в интервалах записи выше отражающего горизонта А, отложения платформенного чехла характеризуются большим набором отражающих горизонтов, которые подчеркивают его в целом горизонтально-слоистую структуру (рис. 1). Структурные построения выполнялись по горизонтам групп С, Г, М, В, которые отождествлялись с акустическими полями меловых отложений, Б и Т, связываемых с юрскими образованиями. Кроме этого, для северных районов междуречья и прилегающих территорий полуостровов Ямал и Гыдан характерно появление сейсмических горизонтов групп I и II, приуроченных к триасовым и, возможно, палеозойским отложениям чехла (Бочкарев B.C., 1984; [1]). Положение и взаимоотношения выделенных сейсмических горизонтов в пределах различных частей вертикального разреза рассмотрены ранее (Кабалык В.Г., 1985; Соседков B.C., Сурков Ю.Н., 1985; [1]).

Анализируя общую схему размещения отражающих сейсмических границ в осадочном чехле северных районов Западно-Сибирской плиты, М.Я. Рудкевич и др. [3] выделили три интервала, различающихся между собой поведением отражающих горизонтов. Нижняя часть, заключенная между горизонтами А и Б, характеризуется преимущественно субпараллельным расположением сейсмических границ. Средняя часть, между горизонтами Б и М, имеет ярко выраженное клиноформное строение. Верхняя же часть сейсмических разрезов отличается чередованием субгоризонтальных горизонтов М, Г, C₁ с полого наклоненными на западо-северозапад отражениями Г₃-Г₁, С₄-С₂, интервалы распространения которых имеют клиноформное строение. Таким образом, неоднородность расслоенности чехла Западно-Сибирской плиты, выявленная по результатам сейсмозондирований МОГТ, позволяет говорить о наличии в его вертикальном разрезе трех качественно различимых по структурным характеристикам интервалов, которые могут рассматриваться в качестве самостоятельных структурных ярусов.

О характере нижней ограничивающей поверхности яруса с достаточной для структурно-тектонических построений точностью позволяют судить карты рельефа наиболее глубокого из регионально прослеживаемых отражающих горизонтов – горизонта А. Информацию о рельефе кровли яруса в свою очередь несут структурные построения, выполняемые по отражающему горизонту Б, который уверенно картируется на большей части территории Западно-Сибирской плиты. Такая площадная распространенность, в совокупности с данными бурения и скважинного каротажа, позволила осуществить достаточно уверенную привязку горизонта Б к пачке темных битуминозных глин баженовской свиты позднеюрского возраста. Однако в восточных районах Надым-Тазовского междуречья прослеживание горизонта Б на сейсмических разрезах вызывает определенные затруднения. Дело в том, что здесь вместо волны Б на временных разрезах появляется группа отражений Б_я, подчеркивающая клиноформное строение яновстанской свиты [2, 3], которое исключает ее принадлежность к рассматриваемому ярусу. Поэтому для характеристики рельефа кровли яруса в восточной части междуречья был выбран горизонт Б₂₀, который коррелируется с отложениями сиговской свиты (Галунский В.А. и др., 1993).

В данной статье представления о структуре нижнего яруса осадочного чехла Западно-Сибирской плиты в Надым-Тазовском междуречье и особенно о деформационных характеристиках слагающих его комплексов базируются на морфотектоническом анализе, основные принципы которого разработаны Б.М. Чиковым [5]. Идея такого анализа заключается в поиске структурной упорядоченности рельефа заданной поверхности, в той или иной степени отражающей закономерности общего тектонического устройства осадочного чехла и обеспечивающей выделение характерных "морфотипов", их детализацию по особенностям расчленения поверхности и определение типов градиентных структур. Процедура районирования дает возможность наметить на определенном срезе области с вероятно различным тектоническим строением осадочного чехла, а поиск упорядоченности форм рельефа между различными поверхностями в разрезе позволяет представить морфологию чехла в объеме.

Основой для морфотектонического районирования являются карты рельефа структурных поверхностей, которые содержат информацию о глубине их залегания, морфологических особенностях рельефа, степени расчлененности, а также распределении типовых неоднородностей рельефа по площади. В качестве структурной основы для построения морфотектонической карты кровли нижнего структурного яруса чехла Западно-Сибирской плиты в Надым-Тазовском междуречье использована "Структурная карта по отражающему горизонту Б (баженовская свита) северной части Западно-Сибирской плиты" (масштаб 1:1 000 000), составленная в 1997 г. в ИГНГ СО РАН под редакцией А.Э. Конторовича. Ее анализ позволил на качественном уровне выделить ряд морфотектонических районов: Надымский, Таркосалинский, Пурский, Русско-Часельский, Толькинский и Большехетский (рис. 2). Помимо качественного разграничения районов, была предпринята попытка количественной оценки степени расчлененности рельефа поверхности в их пределах посредством вычисления значений склоновых градиентов. Градиенты, характеризующие степень контрастности изменения глубины погружения поверхности, вычислялись в метрах через отношение перепада высот h к проекции поперечного размера склона l с учетом масштаба карты (таблица).

Надымский район занимает западную часть изучаемой территории и приурочен к бассейну р. Надым. В его пределах поверхность кровли яруса плавно погружается в северном направлении. Область ее максимального погружения приходится на северо-восточную часть района, где абсолютные отметки достигают -3600 м. При этом общий перепад высот на территории района составляет около 600 м. В целом для выровненной, слаборасчлененной поверхности характерны локальные и слабоупорядоченные аномалии рельефа, которые представлены изометричными малоамплитудными (до 100-120 м) поднятиями, изометричными и слабоудлиненными мульдами глубиной до 40-60 м. Кроме этого, на фоне локальных низкоградиентных структур со значениями градиентов от 0,015 до 0,025 наблюдаются региональные уступообразные перегибы поверхности, для которых максимальные значения градиентов достигают 0,033. Возможно, эти зоны соответствуют границам блоковых неоднородностей фундамента плиты.

В Таркосалинском районе (междуречье рек Надым и Пур) рельеф рассматриваемой поверхности представляет собой поясовую, эшелонированную систему контрастно выраженных крупных валообразных поднятий и разделяющих их прогибов, ориентированную в субмеридиональном направлении. Вершинные поверхности положительных и наиболее прогнутые части отрицательных форм рельефа разделены склоновыми зонами с большими амплитудами перепада отметок (до 500-700 м). Анализ амплитудно-градиентных характеристик большинства склоновых структур показывает их аномально высокие для платформенных обстановок значения, что, вероятно, свидетельствует о их деформационной природе. Преобладающие значения склоновых градиентов для Таркосалинского района находятся в диапазоне 0,04-0,09 (см. таблицу). Для большинства поднятий характерны в той или иной мере асимметричный профиль и часто ступенчатое строение. Днища впадин также в своем большинстве разделены локальными уступами.

Русско-Часельский район занимает северо-восточную часть Надым-Тазовского междуречья. По степени расчлененности кровли яруса данный район подобен Таркосалинскому. В его центральной части выделяется система контрастно выраженных морфоструктур преимущественно меридиональной ориентировки. Перепады высот между наиболее поднятыми и опущенными частями расположенных рядом структур зачастую превышают 600 м, что предопределяет высокие градиентные характеристики склонов (0,05-0,09). Их максимальные значения (0,12-0,13) отмечаются на западном склоне Часельского поднятия (см. таблицу).

Морфологические особенности поверхности в юго-западной и восточной частях района имеют несколько иные характеристики. В первом случае кровля яруса ступенчато погружается в северо-западном направлении, при этом отчетливо выделяются три крупные ступени, разделенные флексурообразными зонами северо-восточной ориентировки со средними значениями градиентов от 0,025 до 0,050. Во втором случае на фоне равномерного погружения в северо-западном направлении (от -3000 до -3700 м) проявлена система вытянутых в северо-восточном направлении неявно выраженных ступенеобразных площадок, разделенных среднеградиентными (0,020-0,030, редко до 0,043) зонами аналогичного простирания.

Толькинский район обособляется в юго-восточной части региона. В его пределах рельеф кровли яруса характеризуется средней расчлененностью и общим моноклинальным погружением в западном и северо-западном направлениях при перепаде высот –1200 м (максимальные отметки -2100 м, минимальные -3300 м). В качестве осложняющих элементов выступают малоамплитудные (40-80 м) и среднеамплитудные (100-200 м) поднятия и прогибы, разделенные средне- и низкоградиентными (0,015-0,025) зонами преимущественно северо-восточного и меридионального простираний, при подчиненном значении градиентов северо-западной ориентировки. Наибольшие значения градиентов (до 0,050) отмечены на восточном и западном склонах соответственно Северо-Толькинского (0,050) и Харампурского (0,025-0,030) поднятий (см. таблицу).

В пределах Большехетского района, выделенного на севере изучаемой территории, кровля яруса интенсивно расчленена. Район характеризуется максимальным для всей рассматриваемой территории перепадом глубин от -2500 до -4700 м. Его отличительной особенностью также является дискордантное расположение выделяемых морфоструктур (крупных валообразных поднятий и разграничивающих их прогибов) по отношению к таковым Таркосалинского, Пурского и Русско-Часельского районов. Своим расположением морфоструктуры образуют рисунок, напоминающий сигмоиду. Для района характерны большие перепады абсолютных отметок положения кровли в пределах одного склона, к примеру на Песцовом поднятии – до 400 м, а на Мессояхском – до 2000 м. Это предопределяет и высокие градиентные характеристики склоновых участков района. Так, при достаточно высоких средних значениях (0,040-0,065) наиболее высокоградиентным зонам свойственны значения до 0,120-0,140.

Существенно расширяют круг вовлекаемых в морфотектонический анализ материалов 3D модели рельефа поверхностей, создание которых оказалось возможным благодаря наличию в ИГНГ СО РАН электронной версии структурной карты по отражающему горизонту Б, методика построения которой изложена в [4]. Преимущество перехода к компьютерному объемному изображению заключается в наглядности и быстроте визуализации получаемых моделей, их легкой трансформации при различных вариациях выбираемых параметров. В качестве примера подобного рода моделей приведена карта оттененного рельефа, построенная с использованием программы SURFER (рис. 3). Она демонстрирует существенные различия строения выделенных районов. Наиболее контрастно на общем фоне проявлена структура Таркосалинского района. По своим внешним очертаниям он представляет собой пояс, простирающийся в северо-северо-западном направлении. В его пределах отчетливо наблюдается поясовозональное распределение морфоструктур. Характерным элементом строения Таркосалинского пояса является система протяженных склоновых градиентных зон субмеридиональной ориентировки, разделяющих удлиненные вершинные поверхности поднятий и днища впадин. Контрастно выглядит и осевая часть Русско-Часельского района, представленная Часельским поднятием, вершинная поверхность которого с учетом перегибов и седловин протягивается на 200 км в северном направлении. В пределах Большехетского района расчлененность рельефа в свою очередь подчеркнута резкой градиентной зоной южного склона Мессояхской морфоструктуры. С поясовым распределением морфоструктур в Таркосалинском, Русско-Часельском и Большехетском районах резко контрастируют два изометричных ареала, площади которых соответствуют Надымскому и Толькинскому районам. Для них характерен мелкобугристый ("шагреневый") рельеф поверхности, а ряд подчеркнутых "фотоизображением" градиентов намечает ее блоковую неоднородность. В этом ряду несколько обособлен Пурский район, который по своей внешней форме следует относить к поясовому типу, а по распределению неоднородностей внутри района – к ареальному.

Для более четкого представления о внешних контурах выделенных районов и распределении в их пределах внутренних неоднородностей требуется анализ ряда карт оттененного рельефа, построенных при разных направлении и угле наклона источника освещения. Так, на рис. 3 наиболее четко проявлены градиентные зоны только субширотного и северо-восточного простираний, поэтому лишь серия карт позволит увидеть особенности строения поверхности в целом.

Таким образом, выделенные районы отражают наиболее крупную блоковую неоднородность строения нижнего яруса чехла и, вероятно, фундамента Западно-Сибирской плиты, на котором он залегает. Близкие очертания блоков были получены Н.Я. Куниным с соавторами [2] для позднеюрско-раннемеловых палеоблоков севера Западно-Сибирской плиты, которые контролировали формирование локальных структур с экстремальной выраженностью по отражающему горизонту Б. Однако формирование этих крупных латеральных неоднородностей строения комплекса триас-юрских отложении, как и становление элементов его внутренней структуры, вряд ли было ограничено конседиментационным этапом их развития, на проявление которого в явном виде указывают результаты литофациальных корреляций юрских отложений, проведенных для южных частей Надымского и Таркосалинского районов (Чиков Б.М., Гайдебурова Е.А., Зиновьев С.В., 1997). Так, в Надымском районе (Верхненадымское плато) юрский разрез представляет собой устойчивую последовательность литофаций, тогда как в Таркосалинской зоне наблюдаются выклинивания и фациальные замещения. О постседиментационной составляющей свидетельствуют временные разрезы МОГТ, на которых наблюдаются пликативные деформации триас-юрского комплекса совместно с более молодыми перекрывающими отложениями. На это также указывает сопоставление планов строения отдельных структур по различным сейсмическим горизонтам чехла [2]. Кроме того, выделяемые при дешифрировании сейсморазрезов дизъюнктивные нарушения также зачастую нарушают сплошность отложений, охарактеризованных верхними частями сейсмической записи. Разделение пост- и конседиментационного этапов деформации изучаемых отложений и определение их взаимоотношений – весьма актуальная задача, однако для этого наряду с исследованием морфодеформационных неоднородностей изучаемого объекта требуется обстоятельный анализ его вещественных неоднородностей.

Проведенный морфотектонический анализ рельефа кровли нижнего структурного яруса позволил выделить шесть характерных районов (Надымский, Таркосалинский, Пурский, Русско-Часельский, Толькинский и Большехетский), которые отражают наиболее крупные черты блоковой структуры нижних горизонтов чехла. Сравнительный анализ морфологических и морфометрических особенностей кровли нижнего структурного яруса в выделенных районах показал, что вся их совокупность может быть разделена на две группы: с поясовым (поясово-зональным) и ареальным (ареально-блоковым) характером распределения неоднородностей рельефа. К первому типу относятся Таркосалинский, Русско-Часельский и Болыиехетский районы, к второму – Надымский, Толькинский и Пурский. При этом наиболее контрастные соотношения характеристик морфоструктур наблюдаются в поясовых морфотипах, где склоновые градиенты достигают 0,05-0,13, в то время как в ареальных районах они не превышают 0,05. Выявленные градиентные зоны (особенно высокоградиентные) с большой вероятностью контролируют положение зон развития разрывных нарушений и в связи с этим могут быть использованы для более правильного определения ориентировки разломов, выделяемых при анализе профилей МОГТ.

1. Гиршгорн Л.Ш., Кабалык В.Г.,Соседков B.C. Триасовые осадочные бассейны севера Западной Сибири //Бюл. МОИП. - 1986. - Т. 61, вып. 6. - С. 22-34.
2. Кунин Н.Я., Сафонов B.C.,Луценко Б.Н. Основы стратегии поисков месторождений нефти и газа (на примере Западной Сибири). – М. ГОИФЗ РАН, 1995. - Ч. 1.
3. Нефтегазоносные комплексы Западно-Сибирского бассейна /М.Я. Рудкевич, Л.С. Озеранская, Н.Ф. Чистякова и др. – М.: Недра, 1988.
4. Региональные структурные карты повышенной детальности по опорным отражающим горизонтам чехла северных и центральных районов Западно-Сибирской плиты /В.О. Красавчиков, С.Ю. Беляев, Г.Ф. Букреева и др. // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: Материалы науч. конф. – Томск, 1998. – Т. 2. – С. 80-82.
5. Чиков Б.М. Морфотектоническая карта чехла молодых платформ (на примере Западной Сибири) // Геология нефти и газа. – 1996. – № 11. – С. 22-27.

1 – вершинные поверхности поднятий; 2 – днища впадин; 3 – наиболее крупные склоновые площадки (ступени); 4 – области малоамплитудных поднятий и впадин; 5 – склоновые зоны: а – высокоградиентные, б – средне- и низкоградиентные; 6 – границы морфотектонических районов (I – Надымский, II – Таркосалинский, II – Пурский, IV – Русско-Часельский, V – Толькинский, VI – Большехетский); 1-18 – основные поднятия Надым-Тазовского междуречья (см. таблицу)

Рис. 3. КАРТА ОТТЕНЕННОГО РЕЛЬЕФА КРОВЛИ НИЖНЕГО СТРУКТУРНОГО ЯРУСА ЧЕХЛА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ В НАДЫМ-ТАЗОВСКОМ МЕЖДУРЕЧЬЕ (составлена на основе электронной версии "Структурной карты по отражающему горизонту Б (баженовская свита) северной части Западно-Сибирской плиты", масштаб 1:1 000 000, ред. А.Э. Конторович, 1997 г.)