Введение к работе
Актуальность темы заключается в исследованиях связей эпох и структур массовой концентрации и захоронения органического вещества в земной коре с эпохами и структурами тек-гоно-магматической активизации. Исследования направлены на зыявление значимости двух планетарных явлений — магматизма і органогенного седименто- и литогенеза — в эволюции состава и лруктуры земной коры континентального типа.
Не вызывает сомнения определяющая роль тектоники и палео-'еографпи в формировании горючих ископаемых. Что же касается гектоно-магматнческих структур, то многоплановые связи с ними эстаются малоизученными.
Поставлена задача установить геологические взанмоотноше-пія угле-, нефте- п газоконтролнрующнх формации и структур-ю-стратиграфических комплексов с тектоно-магматичсскими труктурами и формирующими их процессами. Общие закономерности эволюции тектоно-магматических структур и органогенного седименто- и литогенеза привлечены для разработки конфетных поисковых признаков на различных стадиях изучения п эсвоения месторождений и бассейнов горючих ископаемых. Они іаправленьї на расширение поисково-оценочных критериев для лало изученных на горючие ископаемые регионов и критериев трогноза перспектив промышленно освоенных районов на глу-Зину.
Актуальность темы определена четырьмя тезисами, отвечаю-цнми четырем ее аспектам:
1) выявлению соотношений с внутрнплнтной тектоникой процессов тектоно-магматической активизации и органогенно-осадоч-юго седиментогенеза; последовательности тектоио-магматпческих юбытий и эпох массового захоронения органического вещества;
роли тектонических и тектоно-магматических структур в торфо-и сапропеленакопленин и в формировании угольных, нефтяных, газовых и горючесланцевых месторождений; в решении вопросов унаследованности структур массового захоронения органического вещества во времени, их зональности и асимметрии как в разрезе, так и латералн; в выяснении роли структурно-формационных методов в комплексе методов прогноза и оценки горючих ископаемых;
-
раскрытию наиболее существенных связей угленосных, нефтегазоносных, соленосних образований с рудоконтролирующими или тектоно-магматическими структурами;
-
исследованию планетарных, региональных и локальных связей угленосных и нефтегазоносных образований различного генезиса и возраста со структурой и рельефом кристаллического фундамента, тектоно-магматическими элементами, а также струк-турно-формационными особенностями осадочного покрова;
-
использованию выявленных геолого-структурных закономерностей по регионам территории юго-запада Восточно-Европейской платформы (в пределах территории Украинской ССР) для раскрытия общегеологических фундаментальных закономерностей этих связей и путем сравнительного анализа их с данными пс другим угленосным и нефтегазоносным провинциям и бассейнам
Научные разработки диссертации находятся в кругу важней' шей научной тематики Института геологических наук АН УССР 10-й, 11-й, 12-й пятилеток: «Региональная тектоника Украины» «Тектоно-магматические структуры неогея территории УССР» «Закономерности размещения угольных месторождений и изме нение вещественного состава углей Днепровско-Донецкой впади ны и Западного Донбасса», «Палеотектонические и палеогеогра фические условия формирования угленосных образований Украй ны» и «Геологическая история территории УССР» (программы РН. 05.05.Ц; ГКНТ Международная программа геологически: корреляции (МПГК) № 166 «Корреляция угленосных формаций»)
В темах: «Закономерности размещения угольных месторожде ний...» и «Палеотектонические и палеогеографические условия фор мнрования угленосных образований Украины» диссертант прини мал и принимает участие в качестве основного исполнителя и на учного руководителя исследований.
Выбор объекта исследований. Территория УССР, где представлено все разнообразие структур земной коры, а также разновозрастные и разнообразные магматические ассоциации, различного генезиса и возраста угольные и нефтегазоносные бассейны, является благоприятным регионом для исследований связи палеотектонических и палеогеографических обстановок формирования горючих ископаемых с тек-тоно-магматическими структурами и событиями. Основное внимание уделяется структурным аспектам связен. Привлечены данные по углеродистым (пли графитоносным) толщам докембрий-ского возраста, входящим в состав кристаллического основания платформы. Геологическая изученность территории достаточно высокая. На материалах конкретных районов юго-западной части Восточно-Европейской платформы—Дпепровско-Донецкой впадины (ДДВ), Днепровского буроугольного бассейна (Днепробас-са), Львовско-Волынского бассейна, Донбасса—установлена фаци-альная зависимость угленосных и нефтегазоносных толщ от структуры и рельефа фундамента, а также его тектоно-магматических структур. Эта зависимость характерна для геологических объектов различных иерархических уровней.
Цель работы заключается в исследованиях эволюции тектоно-магматических структур неогея и их роли в формировании осадочного покрова юго-запада Восточно-Европейской платформы и ее складчатого обрамления, в том числе угленосных и нефтегазоносных структурно-стратиграфических комплексов. На региональном материале, с привлечением данных сравнительного анализа по другим регионам, определена конечная цель: выявить наиболее существенные геологические связи процессов и структур органогенного седпменто- и литогенеза с процессами и структурами тек-тоно-магматической активизации, выйти на понимание закономерностей круговорота углерода в тектоносфере, а также на конкретные поисковые критерии горючих ископаемых.
Материалы и задачи исследований. Взгляды автора на разрабатываемую научную проблему окончательно сформировались в результате обобщения и анализа материала и различных концепций по геологии территории Украинской ССР, где им проводились исследования на протяжении более 15 лет. Кроме того, данные по тектонике и магматизму Северо-Востока СССР, часть из которых опубликована и вошла в кандидатскую диссертацию, послужили основой выработки представлений о закономерностях взаимоотношений структур осадочного покрова с
тектоно-магнатическими структурами. Эти данные, полученные і течение 12-летнего исследования обширного региона Анюйско Анадырского междуречья и Приколымья, привлечены для сравне пня конкретных окраннно-матернковых структур Тихоокеанского сегмента и Тетиса.
Полевые наблюдения автора были главным источником ново го геологического матеріїала и выдвигаемых концепций, а такж< инструментом проверки состоятельности существующих гипотез Полевые исследования проводились практически во всех региона) (структурах) территории УССР за исключением акватории Чер ного моря (новейшей Азово-Черноморской геосинклинали).
При изучении тектоно-магматпческих структур основное вни мание уделялось контактам и прнконтактовым зонам интрузив ных и субвулканпческих образований, взаимоотношению магма тлческнх пнъекгивны.х образовании различных порядков с дисло нациями дизъюнктивными и плпкативпымн. Наблюдения велись і коренных обнажениях, в керне скважин, шлифах и аншлнфах Обследованы более 500 выходов кристаллических пород УЩ просмотрено под микроскопом около 3000 шлифов и аншлифов Магматические образования фанерозоя в пределах платформенноі части изучались в основном по керну скважин (500С0 п. м.), ; также в немногочисленных коренных выходах (167 обнажений) Из слагающих их пород изготовлено и просмотрено более 1801 шлифов и аншлифов. Магматические образования складчатог обрамления исследовались в основном в районе Закарпатья і частично Горного Крыма (200 коренных обнажений п карьерог более 1С00 шлифов и аншлифов). Использован значительный п< объему систематический фондовый материал геологических орга ппзацнй -СССР и УССР.
Для характеристики эволюции состава разновозрастных маг матпческих комплексов получено более 2000 новых химически анализов, произведены соответствующие петрохимические пере счеты и сопоставления с вариациями минеральных составов. < этой же целью использованы имеющиеся данные по химизму и опубликованных и фондовых источников.
В соответствии с заданием ГКНТ, а также разрабатываемо темой «Тектопо-магматпческпе структуры неогея территории У* рапнекоп ССР», были построены обзорные карты древних вулкг нпчеекпх областей по пяти временным интервалам для террнтс рии республики и смежных регионов м-ба 1:2500000 (издательски вариант с составе карты Советского Союза — 1:5000000). Этом предшествовало обобщение тектонических данных в палеотектс
ических картах тех же масштабов для позднего протерозоя и аннего палеозоя, составленных автором под руководством Т. Н. щнжарского.
Итоги исследований эволюции тектоно-магматических струк-ур изложены в монографии: «Региональная геотектоника Укра-ны. Тектоно-магматические структуры неогея» (1986).
Материалы по угленосным и нефтегазоносным формациям гкраины обобщены и проанализированы с целью поисков зави-имости их фациальной изменчивости от рельефа и тектоники )ундамента и от его более поздних тектоно-магматических струк-ур. Привлечены составленные ранее карты и другие данные геологических съемок, специальных тематических исследований, Песковых и геофизических работ, научных публикаций. Нанболь-лій интерес для нас представляли обобщающие работы.
Геофизические материалы и данные бурения по ДДВ исполь-ованы для построения карт рельефа, структуры и состава ее )ундамента. Сведения о геологическом строении фундамента, также о глубинном строении земной коры, заимствованы из ра-;от коллективов Института геологических наук (ИГН), Иисти-ута геофизики (ИГ) АН УССР, Украинского научно-исследова-ельского геолого-разведочного института (УкрНИГРИ) ПГО Укргеология». Строение вулкаиогенно-осадочного покрова впа-;ины отражено на схематических картах и разрезах, построенных :о геолого-геофизпческпм данным с использованием геофизичес-;нх п тектонических карт трестов н ПГО «Укргесфнзразведка», Севукргеология», УкрНИГРИ. Эти данные дополнены материалами по литолого-фациальному составу угленосных и нефтегазо-осных толщ (свыше 2000 шлифов, каротажные диаграммы свы-uе 120 скважин, построен ряд поперечных профилей по данным орреляции слоистых толщ на основании геолого-геофизических іатерпалов).
Нами реконструированы вулканические центры и тектоно-ма-матические элементы, которые нашли отражение в системе дру-их структур ДДВ, Донбасса и Днепробасса. В последние годы ;ашими исследованиями выявлены новые характеристики угле-осных толщ и раскрыты существенные связи углеобразования с онкретнымн тектоно-магматическими и вулканическими структу-ами. Этому способствовало поступление свежего материала но-ых скважин, пройденных в осадочном чехле, а также переосмы-ленне старого материала. Итоги многолетних исследований Дне-робасса отражены в коллективной монографии «Днепровский
буроугольный бассейн» (1987). Важнейшие проблемы тектоникі угленосных формаций подняты в монографии «Особенности тек тоники угольных бассейнов Украины» (1984). В ней же были на мечены пути дальнейшего исследования связи угленосности, также нефте- и газоносности, с тектоно-магматическимн струи турами.
При различного масштаба тектонических построениях исклю чителыю информативными выявились данные аэро- и космоспим ков. Космо- и аэрофотоснимки позволяют создать структурны каркас конкретного региона, правильно отобразить па" карта сочетание структур различного ранга. Изучались мелко- и сред немасштабные космоеннмкн ПСЗ «Метеор» на протяжении 1980— 1985 гг. для всей территории Украины и Молдавии, а такж смежных регионов. Отдешифрпрованы аэрофотоснимки район развития вулканоструктур Закарпатья, частично — Карпат, Крь ма, севера Волыно-Подольекой плиты, северной и центрально частей УЩ и ДДВ.
Значительная часть материалов по дешифрированию, пола ченных автором, в том числе и совместно с коллегами, опублі кована, а также использована в диссертации.
З а ід и іц а е м ы е положения днесерта ц и и, их н ; у ч н а я но в и з н а и и р а к т и ч е с к а я 'ценност ь. Пре; метом защиты является первое крупное обобщение ио важне научной проблеме— связи органогенного седименто- и литогенез (и процессов формирования горючих ископаемых) с тектоно-ма матичеекпмп событиями и структурами. Решение этой проблем создает основу для более широких исследований закономерпостс круговорота углерода в тектоносфере, а также для выработг новых критериев поисков п прогноза благоприятных структурнь и палеогеографических (фацнальных) условий угле-, нефте- и г, зообразования в земной коре.
Из общего тезиса защиты выделяются основные защищаемі положения:
1. Тектоно-магматнческне структуры юго-запада Восточно-Е ропейскон платформы и его складчатого обрамления эволюци ннругот в связи с развитием внутрпплнтных структур и занпм ют определенное положение в составе п структуре континентал ной коры. Среди тектонических они отличаются наибольшей гл бинностыо н контрастностью, им принадлежит связующая ро. между глубинными и поверхностными образованиями. Поздн
ротерозойской (рифеіїской) тектоио-магматической активизацией 'ачинается новый крупный этап формирования структуры регио-:а, охватывающий весь неоген. Определились основные струк-урные неоднородности платформы, а также наметилась днффе-епциация континентальной коры на платформу и геосинклинали. клед за рцфейскпм этапом гранитизации и кремне-щелочного іетасоматоза в венде произошло обрушение окраинных структур латформы и заложение внутрнплатформенных рифтов, сопр'о-ождающееся основным магматизмом. В герцинскнй, киммернй-кий и альпийский этапы активизировались структуры, заложен-ые в рифее и венде, проявляя в целом тенденцию к затуханию ктпвности. Состав магматических образований изменяется ог сновных к кислым, от щелочноземельных к щелочным. Зтагы ектоно-магматнческой активизации платформы отвечают этапам ктпвного магматизма смежных геосинклиналей.
Устойчивые, характерные для всех эпох неогея, признаки тек-оно-магматическнх структур выражены в четкой пндивидуалпза-ин их составных частей — сопряженных поднятий и депрессий. Іоднятия п депрессии как сквозные унаследованные структуры роявляют мобильность и после активного магматизма и таким бразом контролируют процессы седнментогенеза, в том числе и рганогенного; формационное и фаииалыюе разнообразие отло-:ений.
2. Геологическое время начала захоронения углеродистых
асе в осадочных образованиях континентальной коры — важней-
ІПЙ рубеж, знаменующий собой начало формирования (после
реимущественно вулканогенных комплексов основного ряда) ка-
ественно иных по составу и структуре геологических тел: суще-
гвенно сиалическнх до монокварцевых слоистых толщ, в том чи-
ае и графитоносных, с признаками ритмичности. Выявленная
оследователыгость смены ассоциаций пород снизу вверх по раз-
езу мегаритмов докембрия: вулканогенные ->- вулканомиктовые
полимиктовые -> существенно кварцевые углеродистые, отра-:ает асимметрию, которая сохраняется для разнопорядковых итмов п в неогее. Щиты, как структурно-геоморфологические лементы с наиболее древней и зрелой континентальной корой, ылн ареной, по-видимому, первых в геологической истории зон рганогенного седнментогенеза, фрагменты которых представлені графитоносными гнейсами верхов разрезов чарнокнтовых сени.
3. Геологические позиции углеродистых толщ в составе струк-
урно-стратиграфических комплексов неогея закономерны и опре-
делены их положением в верхней части разреза конкретного кол-плекса: байкальского, каледонского, герцинского, киммерийског и альпийского. Концентрации органического вещества приурочі ны к породам высокой степени зрелости — существенно кварці вым, а также карбонатным. Это полифациальные ритмичнослои* тые толщи в палеозое и мезозое, и преимущественно КОНТИНЄІ тальные — в кайнозое. Тектоно-магматические события предшес ву'ют массовому захоронению органического вещества на все этапах развития континентальной коры. В докембрии и палеоз( они разобщены во времени; в мезозое и кайнозое сближены ш синхронны.
4. Основные закономерности связи углеродистых формаций н огея с тектоно-магматическими структурами вытекают из тр< предыдущих положений и сводятся к следующему. В разрезе ко тннентальной земной коры тектоно-магматические, угленосные нефтегазоносные образования фанерозоя, а также углеродисті метаморфические комплексы докембрия расположены в опреді ленной последовательности и образуют асимметричные ря; (ритмы) различных структурных уровней. В основании мегарг ма первого порядка или гранитно-метаморфического слоя, biv щающего графитоносные образования,— древнейшие ортопоро; основного ряда. Аналогичная последовательность или асимметр сохраняется и для соподчиненных ритмов в объеме структурі стратиграфических комплексов фанерозоя. Тектоно-магматич* кие события предшествуют торфонакоплению и углеобразовани в палеозое это опережение существенно, в мезозое и кайнозое с минимально. Углеродистые формации характерны для коры і сокой степени зрелости, а угольные пласты находятся в парагеї зисе с высокозрелыми осадками. В пространственной упорядочі ности и геологической последовательности выражены причин! следственные связи седиментогенеза и массового захоронен органического вещества с тектоно-магматическими событиями.
Тектоника и магматизм предопределяют и контролиру массовое захоронение и литификацию органического вещест Выдвинута концепция о том, что в осадках концентрируется количество органического вещества, которое эквивалентно при ку глубинного углерода через вулканические очаги. Тектоно-м матические преобразования и органогенный седиментогенез разрывны и представляют начальную и заключительную ста, соответственно определенного этапа формирования континент? ной земной коры в неогее.
Предложены тектоно-магматическиё и структурно-геоморфологические критерии поисков горючих ископаемых на основании установленных зависимостей состава и структуры угле-, иефте- и газоносных толщ от структуры и рельефа фундамента и тектоио-магматических структур, а также глубокой региональной унаследованное обстановок органогенного седп.ментогенеза на протяжении всей геологической истории.
Обосновывается актуальность и перспективность дальнейших исследований связи с тектоно-магматическнмп элементами угле-и нефтеносных комплексов на региональных материалах на различных структурных уровнях. Обоснованию каждого из выдвинутых положений посвящена соответствующая глава диссертации.
Апробация и использование разработок. Основные положения диссертации, являющейся итогом практически всей научной деятельности автора, опубликованы в более чем пятидесяти научных работах, в том числе и 5 монографиях.
Разработки прикладного характера были внедрены в практику прогнозных и поисковых работ на нефть и газ в ДДВ па про тяжений 11-й пятилетки; в практику поисков редких и рассеянных, цветных и благородных металлов, руд апатита и черных металлов. Суммарный экономический эффект от внедрения подсчитан на сумму 300 тыс. рублей.
Разработки критериев, поисков крупных нефтяных и газовых месторождений на основании новой структурной модели ДДВ, предложенной автором, отмечены в 1980 года Академией наук S/CCP и Академией наук СССР в числе наиболее значительных а области геологии. Они были удостоены диплома второй степени ВДНХ СССР, а автор — серебряной медали ВДНХ СССР. Второй серебряной медалью отмечена разработка прогноза нового типа ловушек углеводородов (УВ), образованных в глубоких (4—8 тыс. метров) горизонтах угленосных отложений палеозоя, в результате тектонофнзнческих преобразований в зонах разуплотнения (1984 год). Третья серебряная медаль ВДНХ СССР присуждена за обоснование природоохранных мероприятий в районах Каневских дислокаций на основании выявленных закономерностей развития глиняных диапиров и аллохтонов, интенсивных абразионных и оползневых процессов. Итоги исследований по теме циссертацпи были изложены на Украинских региональных тектонических совещаниях (Киев, 1971; Львов, 1973); на I, V, VI Всесоюзных палеовулканологических симпозиумах (г. Москва, 1973; :. Черкассы, 1981; г. Миасс, 1983); на сессиях Карпато-Балкан-
ской геологической ассоциации (г. Киев, 1977; г. Бухарест, 1981; г. Краков, 1985); на Всесоюзном угольном совещании (г. Ростов-на-Дону, 1986); на годичных сессиях Отделения наук о Земле АН УССР в 1985 и 1986 гг.; на IV Всесоюзной конференции по проблеме «Коллекторы нефти и газа на больших глубинах» (г. Москва, 1987); на рабочем совещании по проблеме структурной палеовулканологии (г. Луцк, 1987); на заседаниях Ученогс совета Института геологических наук АН УССР.
Результаты исследований отражены в рукописных сводка? (отчетах) «Региональная тектоника территории УССР» (1980 г.) «Тектоно-магматические структуры неогея территории Украин ской ССР» (1984 г.), «Закономерности размещения угольных ме сторождений и изменения вещественного состава углей Днепров ско-Донецкой впадины и Западного Донбасса» (1984 г.) и ряді отчетов но хоздоговорам.
Работа выполнена в Институте геологических наук. Академш наук Украинской ССР (в отделах: геотектоники и геологии уголь ных месторождений) при благожелательном отношении и помощ сотрудников и руководства. В самом начале она получила оде брение члена-корреспондента АН СССР И. В. Лучицкого, акаде миков АН УССР В. Г. Бондарчука, Е. Ф. Шнюкова, И. И. Чеба ненко. Автор пользовался советами и консультациями члєное корреспондентов АН СССР П. П. Тимофеева и Е. А. Кулишг Исследования нашли поддержку у коллег, с которыми автор ее трудничал на протяжении многих лет,— Ю. М. Довгаля, В. 5 Радзивила, В. С. Токовенко, И. А. Майдановича, Ю. А. Куделі М. И. Трипольской, А. Н. Сукачева и др. Они проводились в те< ном содружестве с геологами научно-исследовательских и прои: водственных организаций Украины, Белоруссии, Москвы и Лениі града. На всех стадиях оформления диссертации большую пі мощь оказали Л. В. Егорова, В. С. Плакущая, А. Н. Сукаче лаборатории ОП ИГН АН УССР.
Всем, кто способствовал завершению работы, автор выража< искреннюю благодарность и признательность.
