Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ВВЕДЕНИЕ
Среди трудных и нерешенных проблем геологии проблемы накопления соляных толщ и образования соляных структур занимают особое место. Во-первых, это связано с тем, что /Процессы соленакопления являются специфическими в геологической истории земли. Они развиваются при довольно сложном сочетании определенных условий (геотектонических, палеогеографических и др.). Во- вторых, отдельные соленосные толщи характеризуются большими мощностями, измеряемыми километрами, и распространены на огромных пространствах. В-третьих, соляные породы по своим физическим свойствам значительно отличаются от всех остальных пород, слагающих земную кору, в результате чего появление таких пород в разрезе создает различные аномалии в физических полях (гравитационных, гидродинамических и т. д.), которые не могут не отражаться на характере образующихся структурных форм. И, наконец, в-четвертых, с соленосными толщами связаны крупные месторождения различных ископаемых: каменной и калийной солей, серы, нефти и газа.
Вот почему проблемы соленакопления и образования соляных Структур -привлекают внимание многих исследователей на протяжении почти двух столетий. Однако несмотря на столь длительный срок основные вопросы остаются еще не решенными, с чем связано проведение значительного количества совещаний и симпозиумов в СССР и за рубежом.
Конечно, было бы неверным утверждение о том, что в решении указанных проблем нет никакого прогресса. Довольно детально исследованы химические условия садки солей, доказана возможность их отложения при испарении океанической воды как в пределах мелководья, так и в сравнительно глубоководных частях бассейнов. Выявлены основные закономерности распространения соленосных толщ во времени и пространстве. Подтверждено осадочное происхождение соленосных толщ, и всякие предположения об их связи с глубинными источниками можно рассматривать лишь как анахронизм или стремление к оригинальности. Довольно детально изучены морфология различных соляных структур, их внутреннее строение, закономерности распространения и т. д.
Затянувшееся решение основных вопросов соленакопления и
образования соляных структур, как нам кажется, обусловливается тем, что при этом исходят из двух постулатов:
зависимость соленакопления только от тектоники и климата;
зависимость структурных форм соли только от тектонических движений подстилающих пород.
Полученный в последние годы новый материал ставит под сомнение правомерность указанных выше постулатов и позволяет несколько по-иному подойти к решению проблем. Так, установление того факта, что соленакопление в отдельные периоды геологической истории земли имело почти глобальный характер, требует рассмотрения этого процесса в связи с другими глобальными процессами, развивавшимися в те же периоды. В то же время результаты исследований свидетельствуют о том, что мощные соляные толщи, образующие соляные структуры, представляют собою не просто гомогенные массы, которые лишь пассивно передают возникающие в земной коре напряжения, а являются своеобразными реакторами. Внутри последних могут развиваться определенные процессы, в результате которых возникают дополнительные силы, нередко непосредственно не связанные с тектоническими силами. Вот почему мы попытались отказаться от общепринятых представлений и подойти к решению проблем соленакопления и формирования соляных структур с других позиций. Мы долго не публиковали наши представления, пока не изучили соленосные отложения и соляные структуры, развитые в пределах Припятской, Днепровско-Донецкой, Среднеевропейской и Хатангской впадин и не обобщили данные по всем остальным соленосным бассейнам мира.
Автору оказали большую помощь гл. геолог 1 Солигорского комбината В. Д. Фомина, гл. геолог шахты им. К. Либкнехта И. М. Александрова, гл. геолог треста Артемгеология М. Л. Левенштейн, научные сотрудники ВСЕГЕИ проф. Иванов А. А. и М. Л. Воронова, ст. научные сотрудники ВНИГРИ 3. Н. Несмелова, Е. А. Рагозина, В. С. Днепров, ст. научные сотрудники ВНИГНИ В. И. Горо- ян, К. Н. Кравченко, Н. А. Минский и Н. М. Розанов, ст. научные сотрудники ВНИИГалургии О. П. Горкун, Ю. П. Шокин и ст. геолог Оренбургского ТГУ Г. Я. Шутов, геологи калийного рудника в ГДР тт. Р. Розе и В. Цайдлер. В сборе материала участвовали сотрудники ВНИГНИ В. А. Селении, А. М. Тещин, Т. М. Титкова. Много труда в оформление работы вложили С. В. Суханова и А. И. Балаковская.
Всем перечисленным товарищам автор выражает свою признательность, подчеркивая, что без их помощи нельзя было приступить к решению столь трудных проблем, которым посвящена настоящая работа.
Насколько предложенные автором варианты решения проблемы приемлемы, пусть судит читатель. Если настоящая работа заставит хотя бы задуматься о возможности влияния других факторов на процессы соленакопления и формирования соляных структур, то цель можно считать достигнутой. _
Мы не претендуем на монографическое описание. К настоящему времени опубликован ряд крупных монографий и различных сборников, в которых довольно детально описывается история развития представлений о накоплении соленосных толщ и образовании соляных куполов, характер и распространение соленосных толщ в мире, геологическое строение солянокупольных областей и т. д. (М. Г. Ва- ляшко, 1962; М. П. Фивег, 1962; Лотце, 1968; А. И. Косыгин, 1960, 1969; Г. Е. Айзенштадт и др., 1963 и т. д.). Мы отсылаем читателя к указанным выше работам и лишь попутно останавливаемся на новых, пока не известных в широкой печати, данных. Автор далек от мысли о том, что в этой маленькой работе ему удастся решить полностью столь сложные и многогранные проблемы, какими являются проблемы соленакопления и образования солянокупольных структур. Он рассчитывает на то, что книга откроет лишь новое направление исследований, по которому пойдут большие коллективы геологов, чтобы расшифровать сложные загадки геологии и тем самым оказать существенную помощь в открытии новых месторождений полезных ископаемых, особенно нефти и газа.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ,ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ
СОЛЕНОСНЫХ ТОЛЩ И ЗАХОРОНЕННОГО В НИХОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
Распространению соленосных отложений посвящена обширная литература. Данные, известные к 19.57 г., были обобщены в монографии Ф. Лотце (F. Lotze, 1957), а более поздние данные изложены в его же работе (1968) и диссертации М. П. Фивега (1961 г.). Материалы по распространению соленосных отложений в пределах СССР отражены в монографии А. И. Иванова и Ю. Ф. Левицкого (1960 г.), а также в сборниках трудов Всесоюзных симпозиумов и совещаний по соляным куполам и соленосным отложениям. В 1962 г. было проведено два симпозиума: один в Лондоне по соленосным отложениям вокруг Африки (Salt Basins Around Africa 1965), другой в Хьюстоне (Техас, США) по соленосным отложениям мира (К. Mattox, 1968). В 1969 г. соленосным отложениям, условиям их накопления и связи с нефтегазоносностью был посвящен специальный номер «Бюллетеня американской ассоциации нефтяных геологов» (Amer. Ass. Petz. Geol. Bull., v. 53, № 4, 1969), в котором приведен сравнительно полный список последних работ, преимущественно зарубежных, по эвапоритовым отложениям.
В ‘результате резкого размаха поисково-разведочных работ на нефть и газ и охвата ими все новых территорий, особенно акваторий, поступает информация о более широком распространении соленосных отложений, чем это представлялось ранее.
О том, как новая информация может коренным образом менять наши представления о распространении соленосных толщ, лучше всего видно на примере Мексиканской впадины. До того, как было проведено геолого-геофизическое изучение акватории Мексиканского залива, представлялось, что на отдельных участках периферической части этой огромной гетерогенной впадины развиты соленосные толщи, имеющие сравнительно небольшое распространение. После проведения сейсмических исследований и бурения в акватории Мексиканского залива стало очевидным, что здесь существуют четыре самостоятельные области распространения соленосных б
толщ, не только охватывающие участки суши и мелководья,: Но и протягивающиеся через континентальный склон в пределы абиссальной равнины, суммарная площадь их до 1,8 млн. км2." Если верно, что эта соль имеет юрский возраст, то соленакопление в юрский период было таким же, как и в пермский. • ■ ■
Выявлены новые бассейны соленакопления на территории СССР (Средняя Азия, Казахстан, Предкавказье, Закавказье, Красноярский край), Северной, Западной и Восточной Африки, Пакистана, Китайской Народной Республики, Центральной Австралии и западных островов Канадского Арктического архипелага и под дном акваторий (западная и восточная части Северной Атлантики и Средиземного моря, Красное и Мертвое моря, Мексиканский, Персидский и Суэцкий заливы).
Некоторые исследователи полагают, что под всей Северной Атлантикой залегает единая соленосная толща, формирование которой связывается с ранней стадией рифтообразования Атлантики (G. Pautot at all, 1970).
Можно не сомневаться, что по мере расширения геологических исследований и глубокого бурение будут выявлены новые области развития соляных толщ. Однако и имеющиеся в настоящее время данные позволяют выявить основные закономерности в распределении этих толщ, которые могут отражать действительное их распределение и по мере расширения поисково-разведочных работ в дальнейшем будут лишь уточняться и дополняться. Эти новые закономерности, как будет видно из дальнейшего, оказались в противоречии с существующими представлениями об условиях и источниках накопления многих соляных толщ. „
Несколько слов о терминологии, применяемой при описании формаций, содержащих галогенные и сульфатные породы. Нередко под термином «соленосные формации» понимают отложения, состоящие из различных галогенов и сульфатов. Такое понимание данного термина нельзя признать правильным, так как собственно солями называют породы, состоящие из галогенных минералов. В таком случае породы, состоящие из сульфатов, нельзя называть соленосными. • >■
Если же исходить из того, что сульфаты с химической точки зрения являются солями, и поэтому их можно называть соленосными, то тогда для того, чтобы быть последовательным, соленосными необходимо называть и карбонатные породы, сложенные,, как известно, солями угольной кислоты, а также другие породы,-являющиеся солями кремневой кислоты, и т. д. . ,; - . ■
Широко распространенный термин «эвапориты» удобен, поскольку он действительно включает галогенные и сульфатные породы. Однако при этом нарушается единый принцип выделения пород по составу слагающих их компонентов, а не по их генезису. Кроме того, как будет показано ниже, по условиям формирования галогенные и сульфатные породы значительно различаются и поэтому объединять их в одну группу не совсем правильно, ■ ’ : :
При таком объединении иногда закономерности, присущие накоплению одних пород, могут распространяться и на другие. Так, Ф. Лотце (1957), подметив закономерности в распространении сульфатных отложений, стал относить те же закономерности и к галогенным породам, что находится в противоречии с приведенным им материалом и, самое главное, не позволило ему выявить те специфические особенности, которые характерны для зоны соленакоп- ления.
Глава 1
Распространение соленосных толщ
М. П. Фивег (1961), рассмотрев закономерности распределения соли в стратиграфическом разрезе, приходит к выводу, что временем наиболее интенсивного соленакопления в истории земли были ранний кембрий, средний и поздний девон, конец ранней и начало поздней перми, поздняя юра, конец палеогена и ранняя половина неогена (миоцена).
В. Е. Хайн (1964) считает, что гипсы, каменные и калийные соли характерны для областей умеренного погружения — склонов платформ, передовых и внешних прогибов геосинклинальных областей (табл. 1).
Он также считает, что для накопления соленосных отложений необходимы следующие условия: а) аридный климат, б) отсутствие вблизи участков суши, испытывающих достаточно интенсивные восходящие движения; в) интенсивное погружение дна бассейна, обеспечивающее быстрое накопление соленосных субформаций.
Прежде чем перейти к обобщению накопленных к настоящему времени данных о распространении соленосных толщ необходимо сделать некоторые весьма существенные оговорки. Можно не сомневаться, что все установленные площади распространения и объемы соленосных отложений намного меньше действительных площадей и объемов соленакопления, развивавшегося в течение соответствующих геологических эпох. Указанные расхождения связаны, во-первых, со значительным размывом соленосных отложений, обычно характерным для периферических участков бассейнов соленакопления, во-вторых, с недостаточной изученностью глубинного геологического строения крупных территорий и особенно дна акваторий. Так, глубокое бурение на территориях Закавказья, Предкавказья, Таджикистана и Афганистана позволило выявить довольно крупные бассейны соленакопления, площади которых измеряются сотнями тысяч квадратных километров. Пласты соли вскрыты среди девонских отложений в северо-западной части Сибирской платформы (Норильский район). Геологическими исследованиями на некоторых островах Канадского Арктического архипелага, например на о. Аксель Хейберг, установлено развитие диапиров, сло- 8
Таблица 1
Распространение соленосных отложений в геоструктурных элементах на разных стадиях геотектонических циклов (по В. Е. Хайну, 1964)
Стадии тектонического цикла
Устойчивые платформы
Тодвижные тлатформы
Внешние (мега- геосинклинальные) и передовые прогибы
Внутренние (эвгеосин- клинальные) и межгорные прогибы
Заключительная
Красноцветн а я континентальная формация
—
—
Поздняя
Эвапоритовая красноцветная формация
—
Нижнемолассо- шлифовая формация, лагунная соленосная субформация
Лагунная формация, соленосная субформация
Средняя
Гипсово-доломитовая формация
—
—
Ранняя (начальная)
Базальная ла- тунно - континентальная формация
Красноцветная лагунная соленосная субформация
—
—
жеиных гипсом. Не исключено, что ниже под гипсами имеется, соленосная толща.
Крупные бассейны соленакопления установлены в Северной, Западной и Восточной Африке. Бассейны соленакопления, развивавшегося в среднетриасовую и позднемеловую и миоценовую эпохи, выявлены на территории современного Китая при поисково- разведочных работах на нефть и газ. В позднепермскую и позднетриасовую эпохи существовали изолированные бассейны континентального соленакопления в пределах современных территорий Болгарии и Румынии.
Совершенно очевидно, что, поскольку не все территории и акватории, в которых возможно развитие соленосных толщ, достаточно хорошо разведаны, выявлены не все соленосные бассейны. Однако и накопленная к настоящему моменту информация, которую следует считать достаточно обширной статистической выборкой, может дать представление об относительном распространении соленосных толщ в отложениях различных систем и отделов и в различных геоструктурных сооружениях мира (табл. 2, рис. 1).
Таблица 2
Распространение соленосных толщ по разрезам отложений в разных частях мира
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Площадь распространения п103км«
Мощность толщи, км
Объем соли, л103км
Вес соли, пЮ'»т
Протерозой
Амадеус
Внутриплатформен-
200-1000
0,2
40—200
86,4-432
(Австралия)
ная впадина
Соляной кряж
Геосинклинальная впадина
40
0,01
0,4
0,9
Персидско-
Краевая платформен-
230
0,5
115
248
Иранский
ная впадина
Кембрий
Иркутско- Ленский
Краевой прогиб
1125
2,1
1125
243
Сант-Висент (Австралия) Персидский залив, серия X ормуз
То же
10
0,1
1
2
»
220
0,5
ПО
238
1236
2670
Ордовик
Нет значительных скоплений соли Силур
Гуронский
:Внутриплатфор-
25
1,5
37
81
менная впадина
Мичиганский
То же
1С0
0,3
25
54
Цинцинатский
«»
96
0,2
14
31
Аппалачский
Предгорный прогиб
130
0,1
18
40
95
206
Дев
о н
Припятский
Внутриплатформен- ная впадина
35
1,9
67
144
Донбасс и ДДВ
То же
50
0,5
25
54
Хатангский
Краевая впадина
125
0,25
31
67
Илийский
Межгорная впадина
5
0,2
1
2
Западно- Канадский
Краевая впадина
675
0,2
135
292
Московско-
Внутриплатфор-
54
0,03
2
3
Тульский
ченная впадина
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Площадь распространения, п-103 км3
Мощность ТОЛЩИ, км
Объем соли, п-103 т
Вес соли, п-101» т
Тувинский
Межгорная впадина
5
0,3
1.5
3
Сверд-рупский
Внутриплатформен- ная впадина
245
0,3
73
159,7
Сыктывкарский
Внутриплатфор- менная впадина
1
0,5
0,5
1
Мичиганский
То же
38
0,05
2
4
Чуйский
Межгорная впадина
3
0,2
0,5
1
Карбон
Монтаны
Внутриплатфор- менная впадина
84
0,44
37
79
Парадокский
Краевая впадина
29
0,51
15
32
Брансуикский
Наложенная впадина
2
0,25
0,4
0,82
Кэнилигский (Австралия)
Краевая впадина
20
0,5
10
22
Средне-
Внутриплатформен-
50
0,25
12
27
Амазонский
ная впадина
Пе
р м ь
Нижний
о т д е
л
Донбасс и ДДВ
Авлакоген
42
0,7
30
65
Среднеевропей-
Внутриплатфор-
67
0,2
13
29
ский
менная впадина
Прикаспийский
Краевая впадина
1000
2
2000
4320
Восточно-
Краевой и передовой
500
0,14
70
150
Русский
прогибы
Печоро-
Краевой и передовой
Камский
прогибы
То же
14
0,4
6
12
Южно-Пред- уральский
Передовой прогиб
Внутриплатформен-
54
0,5
27
58
Сухоно-Выче-
85
0,02
2
4
годский
ная впадина
Верхний
о т д е
л
Среднеевропей-
Внутриплатформен-
1200
0,5
600
1296,0
ский
ная впадина
Анадарский
То же
15
0,1
1,5
3
Канзасский
120
0,1
12
21
Пермский
Краевая впадина
550
0,7
400
864
(США)
Восточно-
Передовой прогиб
100
0,5
50
108
Перуанский .
Оренбургский
То же
43
0,1
5
11
Тюрингский
Внутриплатформен-
28
0,2
6
12
Предбалканский
ная впадина
Краевая впадина
Незна-
Соляной
-
чительна
шток
1
1074 I
2320
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Площадь распространения, лЛО’км3
Мощность толщи, км
Объем соли, п • 10’ км
Вес соли, п 10'«г
Западно-
Триа
Межгорная впадина
с
7
0,5(?)
3,5
8
Средиземноморский Восточно-
Передовой прогиб
75
0,2
15
32
Перуанский
Танзанийский
Краевая впадина
140
1,0
140
302
Сенегальский
То же
190
0,5
95
205
Алжирский
«»
250
0,3
75
162
Предатласский
Передовой прогиб
590
0,3
177
382,32
Аквитанский
Краевая впадина
90
0,5
45
97,20
Восточно-
Межгорная впадина
23
0,3
7
14,5
Средиземноморский Центрально-
Внутриплатформеи-
175
0,1
18
37,8
Германский
Северо-
ный, грабенообразный прогиб
Внутриплатформеи-
146
0,03
4
9,5
Германский
Лотарингский
ная впадина
То же
1
0,003
0,04
0,09
Сичуанский
«»
50
0,5
25
54
Западно-
Межгорный прогиб
17
0,5
8
18,360
Перинейский
Мексиканский 1
Юра
Краевая впадина
1825
1,6
2920
6307
Месопотамский
Краевой прогиб
60
0,5
30
65
Западно-
Внутриплатформеи-
10
0,02
0,2
0,4
Германский Среднеазиатский
ная впадина
Краевая впадина
400
0,5
200
432
Предкавказский
Передовой прогиб
60
0,5
30
65
Закавказский
Межгорная впадина
1
0,2
0,2
0,4
Южно-Аравий-
Краевая впадина
270
0,1
27
58
скип Восточно-
Передовой прогиб
50
0,3
15
32
Перуанский Колумбийский
Межгорная впадина
150
0,4
60
130
Эквадорский
То жеJ
35
0,2
7
15
Усть-Конгский
М Нижний
краевая впадина
е л
отдел
45
0,6
27
58
Габонская
То же
97
0,3
29
63
Амазонский
« »
570
0,2
114
246
Хунаньский
« »
2
0,005
0,01
0,02
Туркмено-
« »
100
0,1
10
22
Таджикский
1 Ж- Маррей оценивает объем соли в Мексиканской впадине в 18 трлн. (С.—Мигчау, 1968).
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Площадь распространения, л-Ю^м*
Мощность толщи, км
Объем соли, л10*км
Вес соли, л10‘* т
Ангольский
Краевая впадина
38
0,3
11
24
Предандийский
Передовой прогиб
80 •
0,06
12
10
Перуанский
Межгорный прогиб
60
0,2
Верхний
отдел
Алагоас
Краевая впадина
50
1.14
7 1
15
Предандийский
Передовой прогиб
215
0,05
11
23
Внутриандийский
Межгорный прогиб
120
0,02
2
5
Палеоген
Рейнский
Кохант (Пакистан) Нижнеэбросский (Испания) Центрально- Иранские
Внутриплатформен- ный прогиб Краевая впадина
Предгорный прогиб
Межгорные впадины
3
5
27
20
0,3
0,01
0,35 0,4
1
0,05
9
8
2
0,1
20
17
Неоген
18
39
Красноморский
Грабенообразный прогиб
460
0,7
320
691
Предкарпатские и Карпатские
Предгорные и межгорные впадины
62
1
62
13,4
Цайдамский
Межгорная впадина
20
0,05
1
2
Кучарский
Межгорный прогиб
3
0,015
0,05
0,1
18
Трансильван-
Межгорная впадина
17
0,5
8
Мертвоморский
Грабенообразная впадина
1,0
2,0
2
2
Среднеэбросский
(Испания)
Предгорный прогиб
23
0,2
5
10
Мадридский
Внутриплатформен- ная впадина
7
0,1
0,7
1 »5
Месопотамский
Краевой прогиб
200
0,3
60
130
Центрально- Иранские
Межгорные впадины
55
0,2
11
24
Восточно-
Чилийский
То же
2
0,05
0,1
0,2
Чульадырский
Межгорный прогиб
2
0,05
о,1
0,2
Ферганский
Межгорная впадина
С о в р е м
2
н н ы е
0,35
0,7
1,5
Мертвоморский
Внутриплатформен- ная впадина
1
0,2
0,2
0,4
Центрально- Иранские
Межгорные впадины
120
0,03
3,6
8
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Площадь распространения, л-10*км»
Мощность толщи, км
Объем соли, и-Ю’км
Вес соли, л-Ю13 т
МНР
Внутриплатформен-
1
0,01
0,01
0,02
Эфиопский
иая впадина
То же
2
0,5
1,0
2
Западно-Перуан
Межгорная впадина
0,04
0,001
0,00004
0,00009
ский
Карабогазский
Внутриплатфармен-
20
0,1
2
4
Эльтонский,
ная впадина
То же
1
0,1
1
2
Баскунчакский
Красноморский
>
460
0,1
46
99
Рассмотрим эти данные и попробуем оценить возможную степень их полноты, учитывая степень разведанности соответствующих стратиграфических комплексов в различных геоструктурных зонах.
Среди отложений, имеющих, возможно, протерозойский возраст, соленосные толщи встречены только в Австралии и в Западной Азии. Определение количества содержащейся в этих толщах соли весьма затруднительно, оно оценивается в 336—680-1012 т. Выявленные области распространения соленосных толщ среди протерозойских отложений расположены в геосинклинальных, краевых и внутриплатформенных впадинах. При этом соленосная толща установлена либо в пределах поднятий (Австралия и Пакистан), либо в ядрах соляных куполов. Совершенно очевидно, что даже в пределах указанных структурных сооружений соленосные толщи могут иметь большую площадь распространения. Мало того, на обширных пространствах многих платформ, в их более погруженных частях, очевидно, также могут быть развиты соленосные толщи, которые еще не выявлены из-за того, что не вскрыты буровыми скважинами. Наконец, обращает на себя внимание отсутствие соленосных толщ в составе фундаментов любых возрастов, в том числе и байкальского, так же как и в интенсивно дислоцированных зонах складчатых систем, что скорее всего свидетельствует о разрушении этих толщ при процессах среднего метаморфизма и интенсивного складкообразования. Следовательно, можно высказать следующие предположения. Во-первых, в протерозойскую эру было значительно больше бассейнов соленакопления, чем это устанавливается в настоящее время по распространению соленосных толщ. Во-вторых, в настоящее время выявлены далеко не все соленосные толщи, действительно распространенные в протерозойских отложениях. Поэтому можно полагать, что количество соли, содержащейся в протерозойских отложениях, в действительности в несколько раз больше, чем это указано в табл. 2 и показано на рис. 2.
Огромный бассейн соленакопления, существовавший в кембрий-
ский период, Иркутско-Ленский, имел площадь распространения, превышающую 1,1 млн. км2. Остальные два известных бассейна имеют сравнительно меньшие площади распространения. Оценивая степень разведанности кембрийских отложений в отношении возможного наличия соленосных толщ, следует отметить, что, во-первых, соленосная толща кембрийского возраста может быть разви-
Рис. 2. Распределение общего количества каменной соли по системам фанерозоя.Рис. 2. Распределение общего количества каменной соли по системам фанерозоя.
Рис. 2. Распределение общего количества каменной соли по системам фанерозоя.
Рис. 2. Распределение общего количества каменной соли по системам фанерозоя.
та также и в других краевых прогибах Сибирской платформы, в частности, Тунгусском и Хатангском. Во-вторых, распространение соленосной толщи в краевом прогибе Аравийской платформы устанавливается только по развитию соляных куполов. Однако не исключена возможность, что в периферических частях бассейна со- ленакопления толща имеет меньшую мощность и не образует соляных куполов. Это же относится и к краевому прогибу Сант-Ви- сент (Австралия).
Наконец, возможно наличие соляных толщ в кембрийских отло-
Жениях, развитых в наиболее погруженных частях краеплатформенных впадин Северо-Африканского и Бразильского щитов. Мало того, не исключено, что соленосные толщи, относимые предположительно к протерозою, в действительности имеют кембрийский возраст.
Все это позволяет предполагать, что действительное распространение соленосных толщ кембрийского возраста в несколько раз превышает выявленное, и количество соли данного возраста в земной коре в несколько раз больше, чем указано в табл. 2 и на рис. 1.
Среди ордовикских отложений, обнажающихся на дневной поверхности и вскрытых буровыми скважинами в самых различных геоструктурных сооружениях, не было обнаружено значительных скоплений соли. Исходя из того, что данные отложения были изучены в самых разнообразных геоструктурных сооружениях и степень их разведанности даже выше таковой для кембрийских отложений, можно считать, что ордовикские отложения в действительности не содержат значительных скоплений соли, и если последние даже -и будут обнаружены, то в количествах, несоизмеримо меньших, чем в кембрийских отложениях.
Среди силурийских отложений соленосные толщи обнаружены только во внутриплатформенных впадинах южной части Северо- Американской платформы и в предгорном Аппалачском прогибе. При этом площади распространения соленосных толщ небольшие сравнительно с аналогичными толщами кембрийских и девонских отложений.
Учитывая те же соображения, которые высказаны выше для оценки возможного развития соленосных толщ в ордовикских отложениях, можно полагать, что, хотя в силурийских отложениях, вероятно, соленосные толщи развиты несколько шире, чем это указано в табл. 2 и на рис. 1 и 2, и количество соли в них несколько больше, все же оно значительно меньше, чем в кембрийских отложениях.
По сравнению с более древними отложениями осадки девонского возраста содержат наибольшее количество соли и при этом соленосные толщи развиты в самых разнообразных геоструктурных сооружениях: авлакогенах, внутриплатформенных, краевых и межгорных впадинах, т. е. в отрицательных геоструктурных элементах всех типов.
В отдельных структурных элементах границы распространения и мощность соленосных толщ определены более или менее точно. Это относится к Припятскому, Илийскому, Московско-Тульскому, Тувинскому, Мичиганскому и Чуйскому бассейнам. Что касается таких бассейнов, как Донбасс и ДДВ, Хатангский, Сыктывкарский и Западно-Канадский, то граница распространения в них соляных толщ и особенно мощности последних определены весьма условно. Наличие соли в Свердрупском бассейне и его границы намечены весьма предположительно. Дело в том, что собственно соли в этом бассейне не обнаружено. Выявлены лишь диапировые структуры, 16
на дневной поверхности которых обнажаются ангидриты. Однако то обстоятельство, что почти везде в диапировых структурах под ангидритами имеется соль, позволяет высказать предположение о наличии соли в этом бассейне.
Обращает на себя внимание тот факт, что соленосные толщи встречаются в девонских отложениях, развитых только в северном полушарии и в наиболее высокоширотных областях по сравнению с аналогичными толщами других стратиграфических комплексов.
Следует иметь в виду, что в пределах древних платформ девонские отложения довольно хорошо разведаны и вряд ли могут быть выявлены новые площади значительного распространения соленосных толщ. Однако не исключено наличие соленосных толщ в девонских отложениях в пределах древних платформ, в настоящее время погруженных под дном морских бассейнов, в частности в пределах Карской платформы.
Иное положение на молодых платформах. Поскольку в некоторых межгорных впадинах каледонского или герцинского орогенеза в девонских отложениях довольно часто встречаются соленосные толщи, можно полагать, что они могут быть развиты и в промежуточных комплексах отдельных молодых платформ, где в фундаменте располагаются межгорные впадины. Так, можно полагать, что среди девонских отложений могут быть развиты соленосные толщи в пределах Добруджинской части Мизийской плиты, где об- ^наружены ангидриты. Не исключено наличие соленооных толщ и межгорных впадинах герцинского орогенеза Западной Европы. *Таким образом, вероятно, выявленное в настоящее время количество соли в девонских отложениях несколько меньше его действительного содержания.
Соленосные породы среди отложений каменноугольного возраста пользуются значительно меньшим распространением, чем в ниже- и вышележащих комплексах. Их развитие установлено только на Северо-Американском и Австралийском континентах. Границы некоторых областей и мощности развитых в них соленосных толщ установлены более или менее достоверно. Можно полагать, что в настоящее время установлены не все соленосные бассейны каменноугольного периода. В частности, кажется вероятным, что соляные купола, выявленные с помощью сейсморазведки к северо- востоку и юго-западу от о. Нью-Фаундленда, связаны с соленосными толщами каменноугольного возраста.
Не исключено, что соленосные толщи каменноугольного возраста развиты в пределах некоторых районов Колымской платформы и окружающих ее межгорных впадин. Таким образом, количество соли, содержащейся в каменноугольных отложениях, в действительности минимум в 2—3 раза больше того количества, которое выявлено в настоящее время. ч
По площади распространения, разнообразию геоструктурных сооружений и мощности соленосных долйуйепмшше.-отложения не имеют себе равных в разрезе фгрцГрс^^ч^толщи перм-
2 Заказ ,889|\17
скбго возраста ши£е Всего развиты в пределах краевых платформенных впадин с гетерогенным фундаментом, но часто встречаются и в смежных передовых прогибах. Кроме того, соленосные толщи встречаются в межгорных впадинах герцинского тектогенеза (Тю- рингская), в авлакогенах (ДДВ), т. е. почти во всех отрицательных геоструктурных сооружениях.
Если для всех предыдущих периодов палеозоя до девонского включительно характерно, что соленакопление развивалось преимущественно в течение одной из эпох, то в течение пермского периода соленакопление протекало почти с одинаковой скоростью в течение ранней и позднепермской эпох.
Соленосные толщи нижнепермского возраста выполняют почти все огромные пространства Восточно-Русской впадины, включая и Прикаспийскую впадину, и Предуральский передовой прогиб, Днепровско-Донецкую впадину и сравнительно небольшую часть Среднеевропейской впадины.
Верхнепермские соленосные толщи, наоборот, почти полностью заполняют внутриплатформенные впадины на западе Европы и лишь частично Восточно-Русскую впадину. Кроме того, верхнепермские соленосные толщи развиты в различных впадинах Северной и Южной Америки. _
Границы распространения соленосных толщ в большинстве бассейнов установлены более или менее достоверно. В некоторых из них достаточно достоверно определена и мощность соленосных толщ (ДДВ, Большой Донбасс, Предуральский прогиб, Восточно- Русская впадина, Среднеевропейская впадина, Пермская впадина и др.). Но в некоторых довольно крупных бассейнах, в которых соленосная толща полностью не вскрыта буровыми скважинами, ее мощность определяется предположительно (Прикаспийская впадина, Прибалканский и Восточно-Перуанский прогибы и др.). В этом случае возможно даже, что общее количество соли, содержащейся в данной впадине, в действительности меньше, чем это показано в табл. 2.
При определении общего количества соли в пермских отложениях следует иметь в виду, что возраст некоторых соленосных толщ, относимых сейчас к более молодым системам (триасовой или юрской), может оказаться пермским. Так, по мнению некоторых исследователей, соленосная толща, развитая в Мексиканской впадине и образующая штоки многочисленных соляных куполов, имеет пермский, а не юрский возраст, как это принято большинством американских геологов.
Не исключена возможность также, что пермский возраст имеют соленосные толщи, развитые под дном восточной части Северной Атлантики, а также на побережье Восточной Африки и в смежной
части Индийского океана. Кроме того, вполне вероятно, что часть пермских соленосных толщ могла быть погребена в более молодых отрицательных мегаструктурах: Предандийском, Предкавказском и других передовых прогибах.
Если даже верно первое предположение, то тогда общее количество соли в пермских отложениях в 1,5—2 раза больше, чем это приведено в табл. 2. Если же верно и второе предположение, то действительное количество соли пермского возраста в 2—3 раза больше цифры, указанной в табл. 2. В таком случае пермский период отличается от всех других периодов фанерозоя максимальным количеством выпавшей соли и наибольшей продолжительностью соленакопления.
В триасовых отложениях также довольно часто встречаются соленосные толщи, и общее количество соли значительно, хотя в несколько раз меньше, чем в пермских и юрских отложениях. При этом соленосные толщи развиты в отрицательных геоструктурных сооружениях почти всех типов: платформенных, краевых, передовых, межгорных и др. В пределах Западного полушария соленосные толщи триасового возраста встречаются только в Южной Америке и отсутствуют в Северной. Для Восточного полушария характерны следующие особенности: 1) в пределах зон распространения пермских соленосных толщ в триасовых отложениях развиты соленосные толщи, имеющие сравнительно небольшие мощности и площади распространения; 2) наиболее мощные соленосные толщи, имеющие максимальные площади распространения, развиты южнее пермских соленосных толщ (Средиземноморье, Северная Африка); 3) соленосные толщи появляются в триасовых отложениях, развитых на Китайской платформе (это самые древние соленосные отложения на данной платформе).
Триасовый возраст соленосных толщ Танзанийского и Сенегальского бассейнов определен предположительно. Не исключена возможность, что они залегают среди пермских отложений. Границы некоторых бассейнов, так же как и истинные мощности развитых в них соленосных толщ, определены не точно (Аквитанский, За- падно- и Восточно-Средиземноморский и др.).
Можно также предполагать, что диапиры, обнаруженные в восточной части Северной Атлантики, вблизи побережья Южной Европы и Северной Африки, связаны с развитием здесь соленосных толщ триасового возраста. Это предположение основывается на триасовом возрасте соленосных толщ, развитых в Аквитанской, Западно-Пиринейской и Предатласской впадинах.
Оценивая возможность развития соленосных толщ триаса в пределах неразведанных территорий, следует иметь в виду в первую очередь краевые впадины молодых платформ и смежные с ними передовые прогибы. Это в особенности относится к подобным гео- структурным сооружениям юга Европы, поскольку фиксируется смещение к югу бассейнов соленакопления триасового возраста по сравнению с таковыми для пермского периода. Возможно также
развитие подобных толщ и на юге Средней Азии, где в отдельных палеовпадинах в промежуточном комплексе все чаще глубокими скважинами, так же как и в Предкавказье, вскрывают триасовые отложения в субконтинентальных фациях.
Приведенные выше соображения позволяют оценить количество соли триасового возраста в 1,5—2,0 раза больше выявленного в настоящее время.
Прежде чем рассмотреть распространение соленосных толщ в юрских отложениях, следует напомнить о том, что юрский возраст соленосной толщи в Мексиканской впадине устанавливается предположительно, и поскольку в этой впадине содержится 88,5%' всей соли, содержащейся в юрских отложениях, выводы о распространении соли в них можно делать лишь условно.
Бассейны соленакопления в юрский период были развиты в отрицательных геоструктурных элементах почти всех типов: гетерогенных, внутриплатформенных, краевых, предгорных, и межгорных.
При этом в Восточном полушарии бассейны соленакопления развиты только севернее экватора, а в Западном —как севернее, так и южнее экватора. Характерно, что почти все бассейны соленакопления имеют сравнительно небольшие размеры. Исключение составляют лишь Среднеазиатский и Южно-Аравийский бассейны, площади которых измеряются сотнями тысяч квадратных километров.
Определение общего количества соли, содержащейся в юрских ' отложениях, вызывает некоторые затруднения. Дело в том, что истинная мощность соленосной толщи в самом крупном бассейне соленакопления — Мексиканском — не известна. Дж. Марей (1968) определяет общее количество соли, содержащейся только в пределах суши мелководной части залива, в 18 трлн. т. По нашим расчетам эта цифра сильно преувеличена.
Совсем недавно при глубоком бурении были открыты соленосные бассейны в таких сравнительно геологически изученных регионах, как Западное и Восточное Предкавказье и Закавказье. Только в результате широко развернутого глубокого бурения удалось установить поистине огромные размеры верхнеюрского бассейна, развитого на площади до 400 тыс. км2 на территориях Туркменской и Таджикской республик и Северного Афганистана.
Очевидно, и в других регионах, имеющих аналогичное геологическое строение и геологическую историю, имеются соленосные толщи, которые будут выявлены при расширении глубокого бурения и увеличении его глубины. Это относится в первую очередь к предгорным и межгорным впадинам альпийского тектогенеза в Восточной Европе и на Западе Азии. Кроме того, возможно имеются юрские соленосные толщи под дном акваторий, в частности под дном Индийского океана, вблизи Йемена.
Таким образом, в юрских отложениях в действительности может быть содержится несколько больше соли, чем это выявлено в на-
стоящее время. Однако это превышение небольшое, оно скорее всего не более половины выявленного количества.
В распределении соленосных толщ мелового возраста отмечаются следующие особенности. Во-первых, они распространены в отрицательных геоструктурных сооружениях всех типов. Во-вторых, бассейны соленакопления, как правило, расположены к югу от бассейнов соленакопления более ранних периодов. В-третьих, почти все бассейны имеют сравнительно небольшие размеры. Исключение составляют лишь Амазонский и Предандийский бассейны, площади которых превышают сотни тысяч квадратных километров.
Границы некоторых бассейнов определены весьма приближенно, и их площади скорее занижены, чем завышены. Прибрежные бассейны соленакопления продолжаются под дном смежных водных бассейнов, и поэтому их точные границы не установлены. Это относится к бассейнам Усть-Конгскому, Ангольскому и Габонскому, вероятно, представляющим периферические участки единого крупного бассейна соленакопления, основная часть которого расположена под водами Атлантического океана.
Возможно наличие соленосных толщ мелового возраста в отдельных недостаточно изученных участках. Следует в первую очередь обратить внимание на краевые платформенные впадины востока Южной Америки и Запада Южной Африки. Очевидно, основные части таких впадин расположены под водами Атлантического океана. Не исключена возможность наличия соленосных толщ мелового возраста в отдельных межгорных впадинах Анд.
Следовательно, можно полагать, что объемы соли, содержащейся в меловых отложениях, в действительности несколько больше, чем установлено в настоящее время. Вероятно, количество неразведанной соли составляет не менее половины выявленного ее количества.
Наименьшее количество соли выявлено в палеогеновых отложениях. При этом площади распространения соленосных толщ палеогенового возраста не превышают несколько десятков тысяч метров и встречаются они во впадинах различных типов. Учитывая, что палеогеновые отложения разведаны не хуже подстилающих их меловых, можно считать, что открыто более половины имеющихся в недрах соленосных толщ палеогенового возраста. Даже если допустить, что не разведано еще столько же соли, все равно количество соли палеогенового возраста несоизмеримо меньше такового почти всех эпох фанерозоя (за исключением эпох ордовикского периода).
В противоположность этому в неогеновых отложениях соленосные толщи встречаются значительно чаще, и количество содержащейся в них соли на два порядка больше, чем в осадках палеогенового возраста. При этом обращают на себя внимание два обстоятельства: 1) соленосные толщи чаще всего (но не в максимальном количестве) встречаются в сравнительно мелких впадинах аль-
пинского тектогенеза; 2) в большинстве случаев эти толщи почти синхронны и имеют миоценовый возраст.
Миоценовый возраст имеют также соленосные толщи, развитые во внутриплатформенных и краевых платформенных впадинах, в пределах которых содержится более 80% солей этого возраста. Учитывая сравнительно небольшие размеры большинства соленосных бассейнов, их границы определены более или менее точно, что нельзя сказать об истинной мощности соленосных толщ в них (Красное и Мертвое моря, Предкарпатский бассейн и др.). В целом в пределах выявленных областей развития соленосных толщ объем соли определен с относительной достоверностью. Однако следует иметь в виду, что, во-первых, в различных мелких неразведанных межгорных впадинах альпийского складчатого пояса могут быть развиты аналогичные толщи (особенно на территории Турции, Ирана, Афганистана, Пакистана, Чили), во-вторых, такие толщи могут быть развиты в аналогичных геоструктурных сооружениях, в настоящее время погруженных под воды морей и океанов (Оманский залив, Аденский залив, юго-восточная прибрежная часть Тихого океана и др.).
Следовательно, количество соли, в действительности содержащейся в неогеновых отложениях, вероятно, не менее, чем в 1,5—2 раза больше выявленного количества, указанного в табл. 2.
Изучение соленосных толщ в современных отложениях имеет то преимущество, что позволяет выяснить все стороны процесса соленакопления: условия его развития и источники соли. Бассейны современного соленакопления, как правило, имеют небольшие площади, измеряемые сотнями квадратных километров, реже тысячами и лишь в единичном случае десятками тысяч квадратных километров. При этом бассейны современного соленакопления встречаются чаще всего в межгорных и внутриплатформенных впадинах. Интересна климатическая обстановка соленакопления: оно происходит в жарком климате в пустынных зонах (впадина Мертвого моря и др.), в континентальном климате (МНР, оз. Баскунчак) и влажном климате (Чили, Мексика и др.).
По источникам вещества для соленакопления все современные бассейны -можно дифференцировать на три группы, образовавшиеся за счет: 1) соли Мирового океана (Чили, Мексика); 2) разрушения более древних соленосных толщ (Красное море, Баскунчак и др.) и 3) выщелачивания изверженных пород (МНР).
В некоторых бассейнах соленакопление происходит одновременно за счет нескольких источников. Так, в Мертвом море накопление соли происходит как за счет разрушения подстилающей соленосной толщи миоцена, так и за счет солей, приносимых р. Иордан и попадающих в последнюю при выветривании молодых магматических пород. При этом наибольшие объемы соли аккумулируются за счет второго источника. Что касается третьего источника, то выявленные бассейны пока незначительны по размерам. Самое интересное, что развитие процесса происходит при наименее «жестких» клима- 22
тических условиях. Вследствие небольших размеров бассейнов площади их распространения установлены более или менее достоверно.
В настоящее время выявлены еще не все бассейны соленакоп- ления как во внутриконтинентальных водоемах, так и в морских заливах и лагунах. Поэтому можно полагать, что количество соли, накапливавшееся в послечетвертичное время, вероятно, в несколько раз больше, чем указано в табл. 2.
Общее количество соли, выявленное к настоящему времени в соленосных толщах фанерозоя, достигает 22- 10'15 т. Однако анализируя данные о степени разведанности соленосных толщ различного возраста и возможном их развитии в неразведанных геострук- турных сооружениях, особенно расположенных под дном акваторий, следует считать, что в соленосных толщах земной коры содержится в действительности соли в 2—3 раза больше указанной цифры, т. е. 44—66-1015 т. Количество соли, содержащейся в настоящее время в водах Мирового океана, составляет 47,7-1015 т.
Обобщая данные о распределении соленосных толщ в плане и по стратиграфическому разрезу, можно сделать следующие выводы.
Соли развиты в отложениях всех возрастов, начиная с протерозоя и кончая современными образованиями.
В распространении по площади соленосных образований в пределах каждой из выделенных систем не наблюдается определенной ориентировки по поясам, аналогичным поясам аридного климата, как это предполагает Ф. Лотце (1968). Так, бассейн раннепермского соленакопления вытянут в меридиональном направлении, а бассейн позднепермского соленакопления — в широтном (рис. 1).
По характеру распространения все известные соленоспые толщи мира можно дифференцировать на четыре типа: полирегио- нальные, региональные, зональные и локальные.
Первый тип отличается тем, что соленакопление развивается одновременно в самых различных структурных элементах, на огромной площади, измеряемой многими сотнями тысяч, а иногда и миллионами квадратных километров (например, в раннепермскую, позднепермскую эпохи, в юрский период и др.).
Этот тип целесообразно дифференцировать на два подтипа. В первом подтипе соленакопление происходит в крупных бассейнах, площадь которых измеряется сотнями тысяч и даже единицами миллионов квадратных километров, располагающихся в пределах различных структурных зон и даже различных геоструктурных элементов — впадин и прогибов и иногда поднятий. Примером подобного типа бассейнов соленакопления является раннепермский бассейн в пределах востока и юго-востока Русской платформы. Ко второму подтипу следует, очевидно, относить группы изолированных бассейнов соленакопления, как правило, сравнительно небольших по площади, развивающихся одновременно в различных ча-
стях крупных геоструктурных поясов. Таким было соленакопление в позднеюрскую эпоху в изолированных бассейнах, располагавшихся в пределах северо-западного и восточного Предкавказья, Рион- ской впадины, Таджикистана и Афганистана и т. д.
Иногда первый подтип соленакопления сопровождается вторым подтипом. Примером является крупный бассейн соленакопления, который простирался в позднепермскую эпоху от современных восточных берегов Англии до Калининградской области СССР. К югу от этого огромного бассейна располагались более мелкие изолированные бассейны соленакопления в пределах Тюрингской впадины, Мизийской плиты и др. Одновременно развивалось соленакопление в пределах Восточно-Русской впадины.
Для толщ второго типа характерно развитие процесса соленакопления в пределах отдельных регионов (например, в раннетриасовую эпоху в центральной части Среднеевропейской впадины). Зональное соленакопление отмечается, например, в палеогене (олигоцене) Рейнского грабена. Локальное соленакопление характерно для многих эпох и, как правило, связано с формированием озерных и лагунных отложений.
В распределении по площади зон соленакопления в смежных стратиграфических горизонтах связь иногда наблюдается, а иногда отсутствует.
Можно выделить три типа соотношений соленосных толщ смежных стратиграфических комплексов: а) соленакопление региональное сменяется более широким полирегиональным, б) соленакопление более широкое сменяется более узким и в) соленакопление в последующие эпохи начинается вне зависимости от характера осадконакопления в предшествующее время.
Соленакопление всегда связано с накоплением сульфатов кальция, причем зоны накопления последних всегда значительно шире зон соленакопления, что хорошо видно на картах, приводимых в работе Ф. Лотце (1968) ’. Однако обратная связь не обязательна: зоны накопления гипсов и ангидритов не всегда сопровождаются накоплением соленосных отложений.
Количество солей, содержащихся в отложениях различных систем, колеблется в весьма широких пределах от 0,2 до 7,1 • 1О'Г5 т. При этом в чередовании отложений систем и отделов, характеризующихся различным количеством содержащихся в них солей, нет определенной закономерности: в одних случаях системы и отделы, отличающиеся большим количеством солей, залегают друг над другом (нижне-, верхнепермские и триасовые отложения Среднеевропейской впадины и др.), в других случаях соль содержится в отложениях только одного отдела (девонские отложения Хатангской
1 Так как в этой статье использованы почти все последние данные по распространению сульфатных отложений, а новые данные по соленосным породам не меняют отмеченной выше закономерности, мы сочли излишним повторять работу Ф. Лотце по пересоставлению указанных карт и интересующихся -отсылаем к приведенной выше статье, имеющейся в прекрасно изданном переводе.
впадины, верхнеюрские — Кавказа и т. д.) или двух разобщенных систем (девонские и пермские отложения Днепровско-Донецкой впадины).
Соль в отложениях отдельных систем и отделов иногда составляет значительную часть соли, содержащейся в водах Мирового океана (до 15%).
Рассматривая развитие полирегиональных соленосных толщ в историко-геологическом аспекте, А. А. Иванов (1953) заметил, что образование этих толщ следовало вслед за крупными геотектоническими циклами (байкальским, каледонским и герцинским). Зоны распространения соленосных толщ располагаются либо вблизи складчатых сооружений, либо на значительном расстоянии от последних (например, цехштейн Средней Европы, пермские отложения Техаса, девон Припятско-Донецкой впадины и т. д.).
Наконец, нельзя не заметить и еще одной особенности в распространении полирегиональных соленосных толщ; время их образования совпадает с эпохами развития интенсивной вулканической деятельности или следует непосредственно за ними (позднедевонская, ранне- и позднепермская эпохи и т. д.). Но в то же время зоны распространения соленосных толщ располагаются либо непосредственно вблизи зон активной вулканической деятельности (верхнедевонская соленосная толща Припятско-Донецкой впадины, нижнепермская соленосная толща Среднеевропейского бассейна и т. д.), либо на значительном удалении от них (нижнепермская соленосная толща Днепровско-Донецкой и Прикаспийской впадин, верхнепермская соленосная толща Среднеевропейской впадины и т. д.).
Уместно напомнить, что хотя выявленные соленосные толщи действительно соответствуют тем формациям и субформациям, которые приведены в работе В. Е. Хайна (1964), все же нельзя не обратить внимания на то, что только изредка на соответствующих стадиях геотектонических циклов имеются соленосные субформации. Так, соленосные субформации не образовывались в начальной стадии развития многих устойчивых платформ: Африканской, Индийской, Китайской и т. д. Нет соленосных формаций и на поздних стадиях развития Индийской, Южно-Американской и других платформ.
Еще реже образуются соленосные формации на поздней стадии тектонического цикла во внешних и внутренних эвгеосинкли- нальных прогибах (перечисление этих прогибов заняло бы слишком много места). Следует сформулировать этот тезис следующим образом: иногда на поздней стадии развития указанных прогибов в них формируются соленосные субформации. Однако это не обязательно связывать с климатом.
Приведенные выше данные могут свидетельствовать о том, что условия, существующие в течение перечисленных стадий геотектонических циклов рассматриваемых впадин, являются необходимыми, но недостаточными для формирования соленосных толщ.
Глава II
Особенности состава и строения соленосных толщ
Особенностям состава и строения соленосных толщ посвящены классические монографии М. Г. Валяшко (1962), А. А. Иванова и др. (1963), М. П. Фивега (1956), Ф. Лотце (1957) и других исследователей.
Изучение особенностей состава и строения некоторых соленосных толщ представляет значительные трудности. Это в первую очередь относится к соленосным толщам тех бассейнов, в которых данные толщи погружены на глубины свыше 5—7 км и вскрываются буровыми скважинами лишь в штоках соляных куполов (Прикаспийская, Мексиканская, Хатангская и др. впадины). Нормальная последовательность слоев здесь нарушена, и для выяснения истинного соотношения отдельных литологических разностей требуется проведение сложного комплекса исследований.
Значительно полнее могут быть изучены состав и строение соленосных толщ, залегающих на сравнительно небольших глубинах в зонах слабой дислокации пород (Тюрингский бассейн, Бахмутская котловина Донбасса, бортовая часть Припятского грабена).
Первой особенностью соленосных толщ является их сложный литологический состав. Помимо галита и других соленосных пород, в них присутствуют самые различные породы (в порядке убывания): сульфатные (ангидриты и гипсы), карбонатные (известняки и доломиты) и терригенные (глины, алевролиты и песчаники). Соотношение между этими породами не одинаково. В одних толщах преобладают соленосные породы (в кунгурской соленосной толще Донбасса, в верхней соленосной толще Припятского грабена). В других карбонатные и особенно сульфатные породы составляют почти половину разреза (в цехштейне Европы, в нижнем кембрии Восточной Сибири) . Наконец, в некоторых соленосных толщах преобладают породы другого состава, а собственно соляные породы составляют незначительную часть разреза (соленосные глины Предкарпатья).
Состав соленосных толщ меняется всегда по простиранию: к периферии соленосных бассейнов количество соли уменьшается до полного ее исчезновения. Иногда присутствуют породы, обогащенные рудными минералами, например медистыми. Характерно присутствие различных микроэлементов, в частности брома, который является одним из показателей образования соли из морской воды (М. Г. Валяшко, 1969).
В некоторых случаях в соленосных толщах наблюдали изверженные или туфогенные породы. Так, В. В. Лобанова (1959) в соленосной толще поднятия Западный Азгир наблюдала пласты туф- фитов, мощности которых иногда превышали 1 м. В самой соли нередко содержится туффитовый материал в количестве от 2 до 20%.
Встречен боросиликат — сирлезит вулканогенно-осадочного происхождения. В нижнекембрийской соленосной толще Восточной Сибири встречаются прослои диабазов, которые, по мнению А. С. Анциферова с соавторами (1969), имеют эффузивный характер.
Следует отметить еще одну особенность соленосных толщ — наличие в различных породах органического вещества, содержание которого может достигать значительных величин. Давно известно присутствие в соленосных толщах различных битуминозных пород: горючих сланцев в цехштейне верхней перми Европы, бумажных сланцев в кембрийских соленосных отложениях Персидского залива, битуминозных ангидритов в верхнеюрских солях Тюбегатана, битуминозных горизонтов в олигоцене Рейнского грабена (W. Kot- ter, 1965), битуминозных сланцев среди протерозоя (?) Соляного кряжа (А. Гансер, 1967) и битуминозных известняков в соли верхней юры Йемена (F. Genkens, 1966) и т. д.
Рассеянное органическое вещество и битумы обнаружены в терригенных, карбонатных и ангидритовых породах, залегающих среди соли в Припятской впадине (табл. 3). Различные количества битумов обнаружены в породах, слагающих соленосную толщу в пределах Верхнекамского месторождения: в галите —до 0,001%, в сильвините — до 0,01% и в глинах — до 0,2% (3. С. Несмелова, 1959).
В соленосных породах довольно часто встречаются органические остатки в основном растительного происхождения: споры, пыльца и древесные остатки. Данные о встреченных древесных остатках в соленосных породах, развитых на территории СССР, обобщены А. А. Ивановым с соавторами (1963). Весьма важно, что возраст этих органических остатков вполне соответствует стратиграфическому положению включающих их соленосных толщ. Так, древесные остатки, встреченные в кунгурской соленосной толще Верхнекамского месторождения, имеют нижнепермский возраст (А. А. Иванов и др., 1963). Условия залегания некоторых древесных остатков, имеющих в длину до 7 м и в поперечнике до 20 см, по мнению указанных исследователей, свидетельствуют о том, что они попали в водоем в стадию кристаллизации солей.
Обращает на себя внимание тот факт, что растительные остатки, содержащиеся в соли, отличаются высокой степенью углефикации вещества, значительно превышающей степень углефикации растительных остатков, залегающих в терригенных породах на аналогичных глубинах. Так, по данным А. А. Иванова с соавторами (1963), угольная масса, слагающая обломок древесины, залегающий на глубине несколько сот метров в соли, относится по элементарному составу к марке Г и отличается высоким содержанием тяжелых углеводородов в смолах полукоксования (до 5,93%).
Одной из характерных особенностей соленосных толщ является их газоносность. А. А. Иванов (1953) дифференцирует газы соленосных толщ на три типа: 1) связанные непосредственно с соленос-
Таблица 3
Содержание органического вещества и битумов в породах соленосных толщ Припятского грабена, %
Площадь
Порода
СКВ.
Содержание СОрГ
Содержание битума Ахл
Элементарный состав битума Ахл
минимальное
I максималь-1
минимальное
|максималь-
1 ное
1 среднее
С
н
1 ное
1 среднее
Петриков-
ская
Соль каменная
291
0,12
0,84
0,31
0,006
0,024
0,012
75,70-77,83
8,60-12,66
»
То же
290
0,16
0,77
0,38
0,009
0,113
0,02
78,48—79,40
10,35—12,70
»
Карналит
290
—
• —
0,097
Глина
291
—
—
—
0,059
.
»
»
290
—
—
0,025
0,118
0,07
Первомай
»
2-р
0,43
1,60
1,12
0,021
0,131
0,08
—
ская
Петриков-
Алевролит
291
—
—
—
0,017
0,066
0,04
78,69-81,67
9,36-12,86
ская
»
»
290
—.
—
0,012
0,492
0,06
»
Песчаник
290
—
—
0,482
8,243
2,828
81,19
10,51
Первомай
Известняк
2-г
1,03
1,60
1,31
0,03
0,14
0,09
ская
Петриков-
Ангидрит
290
0,24
1.48
1,36
0,008
0,152
0,080
81,24
11,48
ская
ними породами, рассеянные в кристаллах или содержащиеся в свободном состоянии в пустотах; 2) связанные с дегазацией вмещающих пород и 3) связанные с биохимическими процессами, протекающими в современных озерах.
Газы первого типа встречаются почти во всех исследованных солях, причем количество и их состав не одинаковы для различных по составу и структуре солей. В большинстве случаев с этими газами генетически связаны газы второго типа, заполняющие различные полости и пустоты и часто попадающие в подземные выработки. Выделение газов наблюдалось в шахтах Соликамска, Илецка (А. А. Иванов, 1953), Солигорска, Южного Гарца (ГДР), Велички (ПНР) и др. Такие выделения бывают довольно постоянными. А. А. Иванов отмечает, что в одной из выработок Солотвинского соляного рудника в Закарпатье слабо выделяется газ в течение более 40 лет.
Содержание газов в породах колеблется в широких пределах, от 10 до 210 мл на 1 кг солей. Состав газов подвержен значительным колебаниям и его основными и постоянными компонентами являются азот (до 60%), метан (до 50%), тяжелые углеводороды (до 14%), водород (до 50%) и аргон (10—4%). Кроме того, встречается спорадически примесь углекислоты и сероводорода (А. А. Иванов, 1953; 3. Н. Несмелова, 1959 и др.).
Многочисленны случаи выбросов газов в скважинах, бурящихся на соль (Соликамск, Гаурдак и т. д.). Интересно, что выделение газов наблюдается даже в условиях спокойного залегания соли на небольших глубинах. Так, А. И. Александров наблюдал выделение газа в выработках шахты треста Артемсоль на глубине 120 м.
Соленосные толщи отличаются исключительным разнообразием строения. Мало того, строение самих толщ подвержено значительным изменениям по простиранию.
Как и во всяких полифациальных толщах, в них наблюдается цикличность и ритмичность разных порядков. Ритмичность первого порядка хорошо проявляется в отложениях цехштейна, где довольно уверенно на огромном пространстве прослеживается четыре ритма ( рис. 3). Так, в основании нижнего ритма Z! (Верра-цикл) залегают медистые сланцы, которые перекрываются известняками. В основании следующего ритма z2 (Стасфурт) залегают битуминозные известковистые сланцы, которые перекрываются битуминозными доломитами. В третьем ритме z3 (Лейн) в основании отмечаются битуминозные глины, над которыми залегает плитчатый доломит. Основанием четвертого ритма z4 (Адлер) служат красные соленосные глины. Не совсем одинаковы и верхние члены ритмов: в нижних двух ритмах довольно часто встречаются калийные соли, в верхних этих солей нет.
Совершенно иной характер имеет строение верхней соленосной толщи в Припятском грабене. Здесь наряду с ангидритами и реже известняками значительную роль играют терригенные породы: глинистые, алевролитовые (рис. 4).
Рис. 3. Разрезы цехштейна Североевропейского бассейна (R. G. W. Brunstrom at all, 1969).Рис. 3. Разрезы цехштейна Североевропейского бассейна (R. G. W. Brunstrom at all, 1969).А — Северо-Восточная Англия; 6 — на границе ФРГ и Нидерландов; В — Юго-Западная Дания; Г — Северное море.
Рис. 3. Разрезы цехштейна Североевропейского бассейна (R. G. W. Brunstrom at all, 1969).
Рис. 3. Разрезы цехштейна Североевропейского бассейна (R. G. W. Brunstrom at all, 1969).
1 — галит; 2 — ангидрит; 3 — доломит; 4 — известняк; 5 — глинистые породы; 6 — песчаники и конгломераты; 7 — известковистые глины; 8 — нижний доломитизирован- ный известняк; 9 — нижняя эвапоритовая группа; 10 — верхний доломитизирован- ный известняк; 11 — Биллингэмский главный ангидрит; 12 — средняя соль; 13 — карна- литовые глины; 14 — верхняя соль; 15 — цехштейновый конгломерат; 16 — медистые сланцы; 17 — цехштейновый известняк; 18— доломит-1; 19 — нижний ангидрит-1; 20 — соль-1; 2/— верхний ангидрит-1; 22 — главный доломит; 23 — базальный ангидрит; 24 — соль-2; 25 — кровельный доломит; 26 — серые соляные глины; 27 — платеи-доло- мит; 28 —главный ангидрит; 29 —соль-3; 30 — красные соляные глины; 37 — пегматитообразный ангидрит; 32 — соль-4; 33 — граничный ангидрит; 34 — песчаники ротлиген- деса; 35 — алевролит; 35 — доломив; 37 — ангидрит; 38— доломит; 39 — ангидрит; 40— доломит; 41—доломит; 42 — ангидрит; 43—соль; 44— соляные глины; 45— доломит; 46 — ангидрит; 47 — соль; 48 — доломит; 49 — ангидрит; 50 — соль; 51 — ангидрит; С —карналит; Р — полигалит; 5 — сильвинит; Кs—кизерит; Zt — Z4 — ритмы цехштейна,
Найсолевые отложения ( данково-лебедянские олои)Найсолевые отложения ( данково-лебедянские олои)Рис. 4. Разрез верхней соленосной толщи девона Припятского прогиба скв. 290 Петриковского месторождения калийных солей.У — алевролит; 2 — глина; 3 — соль; 4— известняк; 5— ангидрит; 6 — доломит; 7— примазки нефти; 8 — запах нефти.Рис. 4. Разрез верхней соленосной толщи девона Припятского прогиба скв. 290 Петриковского месторождения калийных солей.У — алевролит; 2 — глина; 3 — соль; 4— известняк; 5— ангидрит; 6 — доломит; 7— примазки нефти; 8 — запах нефти.
Найсолевые отложения ( данково-лебедянские олои)
Найсолевые отложения ( данково-лебедянские олои)
Рис. 4. Разрез верхней соленосной толщи девона Припятского прогиба скв. 290 Петриковского месторождения калийных солей.
У — алевролит; 2 — глина; 3 — соль; 4— известняк; 5— ангидрит; 6 — доломит; 7— примазки нефти; 8 — запах нефти.
Рис. 4. Разрез верхней соленосной толщи девона Припятского прогиба скв. 290 Петриковского месторождения калийных солей.
У — алевролит; 2 — глина; 3 — соль; 4— известняк; 5— ангидрит; 6 — доломит; 7— примазки нефти; 8 — запах нефти.
Рис. 5. Разрез соленосной толщи Элк-Поинт (девон) Западной Канады (по R. F. Schmalz, 1969).Рис. 5. Разрез соленосной толщи Элк-Поинт (девон) Западной Канады (по R. F. Schmalz, 1969)./ — Элк-Пойнт; II — глубокая часть бассейна; 1 — красноцветы и доломиты; 2 — галит и калийные соли; 3 — доломиты, рифы; 4 — битуминозные сланцы; 5 — красноцветные глины и галит; 6 — красноцветные глины и известняки;7 — галит, глинистые породы, ангидриты; 8 — красноцветы; 9 — обломочные породы; 10 — галит; 11 — калийные соли; 12 — галит; 13 — ангидриты; 14 — карбонаты; 15 — глинистые породы; 16 — обломочные породы; А — ритм соленосной толщи.колебаний в приносе терригенного/ — Элк-Пойнт; II — глубокая часть бассейна; 1 — красноцветы и доломиты; 2 — галит и калийные соли; 3 — доломиты, рифы; 4 — битуминозные сланцы; 5 — красноцветные глины и галит; 6 — красноцветные глины и известняки;7 — галит, глинистые породы, ангидриты; 8 — красноцветы; 9 — обломочные породы; 10 — галит; 11 — калийные соли; 12 — галит; 13 — ангидриты; 14 — карбонаты; 15 — глинистые породы; 16 — обломочные породы; А — ритм соленосной толщи.колебаний в приносе терригенного
Рис. 5. Разрез соленосной толщи Элк-Поинт (девон) Западной Канады (по R. F. Schmalz, 1969).
Рис. 5. Разрез соленосной толщи Элк-Поинт (девон) Западной Канады (по R. F. Schmalz, 1969).
/ — Элк-Пойнт; II — глубокая часть бассейна; 1 — красноцветы и доломиты; 2 — галит и калийные соли; 3 — доломиты, рифы; 4 — битуминозные сланцы; 5 — красноцветные глины и галит; 6 — красноцветные глины и известняки;
7 — галит, глинистые породы, ангидриты; 8 — красноцветы; 9 — обломочные породы; 10 — галит; 11 — калийные соли; 12 — галит; 13 — ангидриты; 14 — карбонаты; 15 — глинистые породы; 16 — обломочные породы; А — ритм соленосной толщи.
колебаний в приносе терригенного
/ — Элк-Пойнт; II — глубокая часть бассейна; 1 — красноцветы и доломиты; 2 — галит и калийные соли; 3 — доломиты, рифы; 4 — битуминозные сланцы; 5 — красноцветные глины и галит; 6 — красноцветные глины и известняки;
7 — галит, глинистые породы, ангидриты; 8 — красноцветы; 9 — обломочные породы; 10 — галит; 11 — калийные соли; 12 — галит; 13 — ангидриты; 14 — карбонаты; 15 — глинистые породы; 16 — обломочные породы; А — ритм соленосной толщи.
колебаний в приносе терригенного
В соленосной толще девона Элк-Пойнт в Западной Канаде в основании ритмов почти везде, за исключением средней части, развиты красные глины, а в средней части — битуминозные глины и песчаники (рис. 5). Несколько иначе построен ритм соленосной толщи пенсильванского возраста в бассейне Парадокс (США).
Здесь глинистые породы находятся между карбонатными и ор одами, а верхний ангидрит залегает несогласно на соли (рис. 6).
Помимо этих крупных ритмов внутри каждой пачки пород, как правило, наблюдается ритмичность более мелких порядков. Особенно четкая .ритмичность фиксируется в соляных пластах, внутри которых через определенные промежутки встречаются прослойки и нередко нитевидные прослоечки ангидритов или глин. Иногда они (заметны лишь в виде некоторого потемнения соли, а иногда достигают мощности 5—10 см. Характерной особенностью прослоев ангидрита является волнистая текстура. По мнению большинства исследователей, мел'кая ритмичность обусловлена сезонными колебаниями в садке хемоген- ного материала, что в свою очередь зависит от атериала (при наличии
глинистых прослоечек) или в приносе пресных вод (М. П. Фивег, 1959). Ф. Б. Флегер наблюдал такие прослоечки в эвапоритовых отложениях современной лагуны на Тихоокеанском побережье Мексики и связывает их с периодичностью развития в солеродном бассейне водорослей, которые не только дают органическое вещество, но и способствуют осаждению арагонита. Алевритовые и песчаные прослоечки имеют эоловое происхождение и образуются в период прекращения садки соли. Автор приходит к выводу, что в 32
Рис. 6. Разрез типичного ритма соленосной толщи пенсильванского возраста в бассейне Парадокс (поJ. A. Peterson at all, 1969)./ — галит; 2 — ангидрит; 3 — доломит; 4— глинистые породы.Рис. 6. Разрез типичного ритма соленосной толщи пенсильванского возраста в бассейне Парадокс (поJ. A. Peterson at all, 1969)./ — галит; 2 — ангидрит; 3 — доломит; 4— глинистые породы.>щность таких ритмов составляет>щность таких ритмов составляет
Рис. 6. Разрез типичного ритма соленосной толщи пенсильванского возраста в бассейне Парадокс (по
J. A. Peterson at all, 1969).
/ — галит; 2 — ангидрит; 3 — доломит; 4— глинистые породы.
Рис. 6. Разрез типичного ритма соленосной толщи пенсильванского возраста в бассейне Парадокс (по
J. A. Peterson at all, 1969).
/ — галит; 2 — ангидрит; 3 — доломит; 4— глинистые породы.
>щность таких ритмов составляет
>щность таких ритмов составляет
условиях лагуны, отделенной от открытого моря баром, 'поступление морской воды происходит но время сильных штормовых 'Приливов, которые в условиях наблюдаемой им лагуны имеют среднюю повторяемость 1 раз в 20 лет.
Ло мнению Ф. Б. Флегера, ленточная текстура соленосных ' толщ связана не с сезонными колебаниями, а с более редкими штормовыми приливами. Кроме того, указанный исследователь доказывает, что в мелководных солеродных бассейнах существуют восстановительные условия для накопления органического вещества. Мощность ритмов, связываемых большинством исследователей с /сезонными колебани
ями в садке соли и привнюсе материала, измеряется сантиметрами и, как правило, не превышает 10—15 см. .Так, по данным А. И. Александрова, в брянцевском пласте бахмут- ской свиты Донбасса средняя 1*3 см.
Аномалии, наблюдающиеся в чередовании подобных ритмов, связываются многими исследователями с различными циклами солнечной активности — 11-летним циклом Брюкнера, 85—105, 170— 210 и 400-летними циклами (Г. Рихтер-Бернбург, 1968).
Для брянцевского пласта Донбасса А. И. Александров, анализируя мощности 11-летних циклов, выявляет и 33-летние и вековые циклы (рис. 7).
Как отмечалось, характер строения соленосных толщ подвержен значительным изменениям по простиранию. При этом, как правило, мощность соли увеличивается к центру бассейна, но такое увеличение бывает не одинаковым для всех ритмов, что хорошо видно на примере разреза цехштейна, в котором в пределах наиболее погруженной части, расположенной в Северном море, увеличивается мощность соли только второго и третьего ритмов (рис. 3). В Предуральском прогибе мощность линз соли меняется по разрезу, причем они расположены на разных стратиграфических уровнях (рис. 8).
При наличии внутреннего поднятия линзы соли располагаются
33333 Заказ 1889
33
33
асимметрически, но так что соль имеет максимальную мощность там, где увеличивается общая мощность всей эвапоритовой толщи (рис. 9). Определенный интерес для решения вопроса о возможности накопления соли в глубоководных бассейнах представляет разрез соленосной формации Элк-Поинт в Западной Канаде (рис. 10). Несомненно, сначала, когда соленость воды была нормальной, по мере погружения дна в бассейне росли рифы, и только после этого соленость воды стала увеличиваться и началась садка соли.
В течение длительной истории изучения соленосных толщ вопрос об условиях их залегания был не менее дискуссионным, чем
Номера а икло6 от кровли пласта
Рис. 7. Изменение мощности 11-летних циклов в брян- цевском пласте бахмутской свиты Донбасса (составил А. И. Александров, 1968). На рисунке видны 33-летние циклы (номера 'циклов 3, 7, 10 и др.) и 110-летние (номера циклов 1, 10, 18).
вопрос об их происхождении. Но по мере совершенствования геофизических исследований и увеличения глубины бурения условия залегания соленосных толщ в большинстве бассейнов становятся известными, и в настоящее время лишь в единичных бассейнах, правда крупных и важных, эти условия еще окончательно не выяснены. Так, не вскрыты подсолевые отложения в основных частях следующих впадин: Прикаспийской, Мексиканской, Вилюйской, Хатангской, Персидской и некоторых других. Но зато в подавляющем большинстве соленосных бассейнов, перечисленных в табл. 2, включая даже такой огромный бассейн, как Среднеевропейский, установлено, что соленосная толща, а иногда несколько таких толщ в нормальном залегании занимают определенное стратиграфическое положение. Они довольно часто подстилаются и перекрываются прослоями фаунистически охарактеризованных осадков или содержат таковые, благодаря чему возрастная принадлежность соленосных толщ в большинстве бассейнов устанавливается с точностью до отдела и даже до яруса.
3Q0-
Рис. 8. Геологический разрез через Предуральский прогиб по линии Верхнечусовские городки — Антыбары (по материалам Софроницкого и др.).
1 — пески; 2 — известняки; 3 — доломиты; 4 — песчаники; 5 — глины;
6 — брекчии; 7 — ангидриты; 8 —гипсы; 9 — каменная соль; 10 — нефть и битумы.
Рис. 9. Геологический разрез через бассейн Парадокс и Игл (по J. A. Peterson at all, 1969).
1 — площадь Анет; // — бассейн Парадокс; /// — свод Аанкомпагре; IV — бассейн Игл; V — передовые поднятия; / — конгломераты и аркозы; 2 — песчаники; 3 — красноцветы, глины и известняки; 4 — известняки и доломиты; 5 — красноцветные глины и песчаники; 6 — галит, ангидриты, глины и черные глинистые сланцы.
Рис. >10. Геологический разрез соленосной формации Элк-По-инт по линии Северо-Западное Альберто — Уиллистонскаявпадина (.по С. М. Fuller at all, 1969).
t, 2, 3, 4 — стадии роста рифов; а, б, с — рифы Райнбоу, Зама, Винни-пег; е — другие рифы; крестиками обозначена соль каменная; К —ка-лийная соль.
Так, возрастная принадлежность к верхнему отделу пермской системы соленосной толщи Среднеевропейского бассейна однозначно доказана достаточно широким комплексом данных. При этом почти все циклы соленосных отложений цехштейна развиты на всем пространстве от восточных берегов Англии до восточной границы Польши и Калининградской области СССР.
Отмечается стратиграфическая выдержанность двух соленосных толщ Припятского прогиба, возраст которых датируется достаточно надежно и детально (Голубцов В. К. и др., 1961). Определяется
кунгурский возраст соленосной толщи в Днепровско-Донецкой впадине и Волго-Уральской области. Также с точностью до яруса определяется возраст соленосных толщ нижнего кембрия Восточной Сибири, где на определенном стратиграфическом уровне они протягиваются на многие сотни тысяч километров.
Второй важной особенностью условий залегания соленосных толщ является несоответствие структурных форм, образуемых подсолевыми отложениями, а следовательно, и подошвой соли, со структурами, образуемыми ее кровлей и перекрывающими отложениями. При наличии двух соленосных толщ, расположенных по разрезу вблизи друг от друга, верхняя толща образует ряд мелких складок и даже диапиров, в то время как нижняя залегает согласно с подстилающими и межсолевыми отложениями. Это хорошо видно на примере локальных структур Припятской впадины (рис. 11).
Глава III
Источники накопления соленосных отложений
Почти во всех работах, посвященных соленосным отложениям, высказываются гипотезы и предположения об условиях формирования этих толщ и источниках их накопления. Подавляющее большинство исследователей приходят к выводу о том, что накопление соленосных толщ происходило в морских бассейнах за счет соли, растворенной в водах этих бассейнов. Однако появлялись в печати и другие предположения. Так, в конце прошлого века М. Харингтон высказал предположение о том, что при остывании планеты в архейское время из газовой оболочки выпала соль, которая покрывала всю землю сплошным покровом. В последующие периоды происходило лишь переотложение этой соли (В. А. Сельский, 1937). В последние годы некоторые авторы пытаются возродить представления о глубинном происхождении каменной соли (Н. А. Кудрявцев, 1966 и др.).
Описанные в предыдущих главах закономерности в распределении соленосных отложений и особенности их состава, строения и залегания показывают полную несостоятельность представлений о глубинном происхождении соли. Представление о возможности образования соляных масс, слагающих штоки соляных куполов, за счет подтоков с больших глубин, не ново. Оно было выдвинуто еще в середине прошлого столетия, неоднократно возрождалось в начале 20-х годов этого столетия и всегда опровергалось фактическими даннуми (Ю. Кост, Де Голье и др.).
Если в те времена подобные взгляды -можно было считать закономерными, то возрождать их в настоящее время — значит игнорировать огромный геологический и геохимический материал, накопленный более чем за Г00 лет многочисленными исследователями в разных странах. В этом отношении весьма показательна позиция одного из крупнейших геохимиков М. Г. Валяшко (1'962), который даже в историческом аспекте не рассматривает представлений о вулканическом происхождении соляных месторождений, давно оставленных из-за их несостоятельности.
Как отмечалось, для большинства соленосных толщ характерно постоянство стратиграфического уровня залегания на площадях, измеряемых миллионами квадратных кило-метров, цикличность строения, наличие органических остатков и другие особенности (девонская соленосная толща Припятского прогиба и Днепровско-Донецкой впадины, нижнепермская толща Днепровско-Донецкой и Восточно-Русской впадин, верхнепермская толща Среднеевропейской впадины и т. д.). Эти данные абсолютно исключают любое предположение о глубинном происхождении соли.
Мы не говорим уже об отсутствии связи между расположением глубинных разло-мов и распространением соленосных отложений, о накоплении соленосных осадков в современных водоемах и т. д.
Наконец, как известно, ювенильные воды характеризуются иным солевым составом, чем океанические воды, и в первую очередь высоким содержанием катиона Са- и аниона СОз. ”. Кроме того, в ювенильных водах много металлов, что должно было приводить к накоплению последних в осадках. Между тем, как показывают данные различных авторов, соленосные толщи не отличаются повышенным содержанием металлов.
Исследователи, которые связывают процессы соленакопления с вулканической деятельностью, аргументируют это тем, что в отдельных регионах, таких как Днепровско-Донецкая впадина, параллельно с соленакоплением происходили вулканические процессы (В. А. Микуцкий и др.). Неправильно, однако, по одному факту совпадения двух процессов, протекавших только в одном регионе, устанавливать между этими процессами причинную связь.
В самом деле, если соленакопление является процессом, сопровождающим вулканизм, то тогда и все другие регионы, в которых распространены соленосные толщи, должны характеризоваться интенсивным развитием вулканизма. Но это не так. Например, не было вулканизма в конце ранней перми в Восточно-Русской впадине, в поздней перми в Среднеевропейской впадине. Мало того, в пределах Тюрингского бассейна хорошо видно отсутствие генетической связи между процессами соленакопления и вулканизмом. В этом бассейне верхнепермские соли цехштейна прорываются третичными базальтами. В зонах контакта никаких изменений состава солей нет, а лишь отмечается появление углекислого газа под высоким давлением, вследствие чего такие зоны представляют опасность при неожиданном вскрытии их горными выработками. Кстати, эти данные свидетельствуют и об отсутствии генетической связи между магматизмом и углеводородными газами, которые иногда встречаются в соли.
Если бы процесс соленакопления сопутствовал вулканическому процессу и был с ним генетически связан, то и в настоящее время в зонах вулканической деятельности развивались бы процессы соленакопления. В действительности таких процессов не наблюдается.
Все эти представления из-за отсутствия серьезных позитивных аргументов и противоречия с огромным фактическим материалом можно сравнивать с представлениями о неорганическом происхождении каменного угля, повышенной 'биологической продуктивности морей вследствие поступления углеводородов со дна и т. д.
Приведенные выше аргументы также свидетельствуют о несостоятельности предположения М. Е. Альтовского (1962), заключающегося в том, что соляные залежи образовались за счет подземного испарения воды из рассолов.
Основы теории соленакопления изложены в известных работах Н. М. Страхова (1962), М. Г. Валяшко , (-1969), А. А. Иванова (1953), М. П. Фивега (1956) и многих других исследователей. Современные процессы соленакопления развиваются в двух принци-
пиально различных фациальных обстановках: в условиях морских лагун, заливов и во внутриконтинентальных водоемах. В работах большинства авторов рассматривается в основном соленакопле- ние в условиях морских бассейнов, для них устанавливают источники соли и климатические особенности, благоприятствующие развитию данного процесса. Однако некоторые положения находятся в определенном противоречии с фактическими данными, и это является причиной различных необоснованных утверждений.
Как известно, большинство исследователей полагает, что солена- копление происходит в полузамкнутых морских бассейнах при затрудненном водообмене с Мировым океаном в условиях жаркого климата. Это подтверждается комплексом данных. В первую очередь следует упомянуть о переходах соленосных толщ в бортовых частях бассейнов в красноцветные толщи, развитие красноцветов как внутри соленосных толщ, так и над ними. Наконец, области соленакопления, как правило, находятся в пределах областей суль- фатонакопления, которые, как хорошо известно, приурочены к зонам жаркого климата.
Для соленосных толщ, имеющих сравнительно небольшое распространение, например зональных и локальных, такой механизм накопления представляется вполне реальным и хорошо подтверждается данными об областях современного соленакопления. Однако в случае соленосных толщ полирегионального и регионального типов возникает ряд вопросов. Так, непонятно, почему сульфато- накопление не всегда сопровождалось соле накоплением, почему в отдельные эпохи в мире образовалось такое большое количество очень крупных (площадью до миллионов квадратных километров) морских бассейнов, отшнурованных от Мирового океана, почему в этих бассейнах соленакопление периодически прекращалось и сменялось накоплением сульфатов. Непонятно также следующее. Если осаждение происходило только за счет соли, содержащейся в океанических водах, то накопление мощных толщ соли должно было вызывать некоторое опреснение вод Мирового океана, и стало быть в последующие эпохи интенсивность этого процесса должна была снижаться. В действительности как видно из табл. 2, после выпадения в раннепермскую эпоху более 5-1015 т соли процесс ее накопления продолжался и в позднепермскую эпоху, и в течение триасового периода.
Таким образом, указанные выше условия формирования соленосных отложений достаточны лишь для накопления соленосных толщ зонального и локального типов. Для формирования полире- гиональных и региональных соленосных толщ эти условия также необходимы, но, очевидно, недостаточны.
Невольно напрашивается предположение о том, что накопление полирегиональных и региональных соленосных толщ происходило в результате поступления хлористого натрия не столько из океанических вод, сколько из других источников.
Очевидно, чтобы выяснить, не могут ли существовать иные ис- 40
точники хлористого натрия, целесообразно сперва определить источники этого вещества при соленакоплении в континентальных условиях. В самом деле, если источником хлористого натрия являются воды Мирового океана и связанных с ним морей, то солена- копление должно было бы происходить только в бассейнах подобного типа. Между тем хорошо известно, что в настоящее время соли образуются в бассейнах, абсолютно не связанных с морем и даже не унаследованных от него. Достаточно вспомнить самосадочные озера Западной Сибири, Минусинской котловины, Забайкалья, северо-запада Казахстана, Якутии, МНР и др.
А. И. Дзенс-Литовский (1968) считает, что в континентальных бассейнах соли накапливаются за счет выветривания и выщелачивания горных пород. Он различает три возможных источника солей: 1) более древние соленосные толщи, чаще всего образующие ядра соляных куполов; 2) осадочные породы морского генезиса; 3) изверженные породы.
Рассмотрим возможность влияния каждого из перечисленных источников на процессы соленакопления и попробуем решить, насколько они могли обеспечить накопление полирегиопальных и региональных соленосных толщ. Если даже предположить, что источником соленакопления служили соляные купола или другого вида обнажения древних соляных пород, то все равно необходимо решить проблему источников для накопления «первичной» соленосной толщи, общее количество солей в которой должно быть больше, чем во всех более молодых соленосных толщах вместе взятых.
Указанному предположению противоречат следующие обстоятельства.
Во-первых, в таком случае соленость вод Мирового океана в допалеозойское время должна была минимум вдвое превышать соленость вод современного Мирового океана. Между тем геохимические исследования свидетельствуют о том, что такого сильного различия в степени минерализации не существовало (А. П. Виноградов, 1961; М. Г. Валяшко, 1962, 1963 и др.).
Во-вторых, подобная «первичная» соленосная толща должна была бы сохраниться в зонах неглубокого и сравнительно спокойного залегания допалеозойских отложений. В действительности, как следует из данных, приведенных в гл. 1, соленосные толщи в допалеозойских отложениях встречены лишь в двух регионах, причем их возрастная принадлежность устанавливается не вполне уверенно. На огромных пространствах других платформенных областей, характеризующихся развитием древних отложений, несмотря на то, что последние вскрыты многими сотнями, а быть может и тысячами буровых скважин, никаких соленосных толщ не обнаружено. Даже если предположить, что собственно соленосные породы разрушены вследствие развития карста или других процессов, то должны были бы сохраниться сопровождающие эти толщи сульфатные породы.
В-третьих, если бы накопление соленосных толщ происходило в
основном за счет разрушения более древних соленосных толщ, то формирование первых преимущественно должно было происходить вблизи зон устойчивого воздымания или более или менее стабильных участков земной коры: щитов, крупных древних поднятий и т д. В историческом аспекте зоны соленакопления должны были бы мигрировать все время в сторону погружающихся частей земной коры. Между тем, как видно из табл. 2, подобных закономерностей не наблюдается.
Наконец, в-четвертых, в настоящее время в некоторых регионах существуют теоретически идеальные условия для развития процессов соленакопления такого типа (Персидский и Мексиканский заливы), и все же никакого соленакопления не происходит.
Таким образом, весь комплекс данных противоречит предположению о возможности формирования полирегиональных соленосных толщ за счет разрушения более древних соленосных пород. Однако это не исключает возможности того, что соленосные толщи более низких порядков, начиная с регионального типа, при определенных структурных и климатических условиях накапливаются за счет хлористого натрия, поступающего из более древних соленосных толщ.
Так, одним из источников соленакопления, происходящего в настоящее время в Красном и Мертвом морях, является хлористый натрий, поступающий снизу вследствие разрушения соленосной толщи миоценового возраста.
Эти процессы развиваются в условиях довольно интенсивных нисходящих движений при наличии интенсивного испарения. При этом соленакопление, например в Красном море, сопровождается выпадением в осадок различных соединений металлов (Т. Heybrock, 1965; D. Neev and К. Emery, 1967; J. Bentor, 1961, 1968).
Второе предположение о возможности соленакопления за счет мобилизации соли из разрушающихся пород морского генезиса имеет определенное основание. Действительно, как отмечалось, в бессточных котловинах иногда происходит накопление солей за счет их мобилизации из обнажающихся осадочных пород. Однако этот процесс обладает следующими особенностями: 1) обычно он приводит к накоплению пластов солей небольшой мощности в относительно небольших бассейнах; 2) значительный процент солей составляют сульфаты натрия; 3) процесс развивается на протяжении всей послеархейской истории земной коры более или менее равномерно.
Наконец, третье предположение о возможности поступления солей за счет выветривания и выщелачивания изверженных горных пород заслуживает серьезного анализа. А. И. Дзенс-Литовский считает (1968), что «Подвергаясь в условиях сухого континентального климата усиленному химическому выветриванию, изверженные породы теряют Na, К, Са и Mg, которые начинают цикл своих геохимических превращений. Калий в обычных условиях поглощается почвенными процессами и потребляется растительностью». По 42
мнению указанного исследователя, соли, накапливающиеся в некоторых озерах Восточной Сибири, образовались полностью за счет химического выветривания изверженных пород, а в Минусинской степи — частично за счет этого процесса, а частично в результате выщелачивания солей из девонских пород морского генезиса.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что выщелачивание солей, в частности ионов Na' и К' из изверженных горных пород, может происходить в различных климатических условиях, не обязательно в условиях жаркого климата. В этом отношении весьма показательны соленые источники в бассейне р. Тунгуски, в области развития эффузивно-туфогенной толщи. Данные о температурах и характере минерализации свидетельствуют о том, что воды становятся минерализованными лишь в результате выщелачивания солей из окружающих пород. Но быть может этот процесс локальный и не должен влиять на осадконакопление в крупных бассейнах? Для этого рассмотрим сперва возможные масштабы миграции солей из изверженных пород. Поскольку миграция солей происходит в ионной форме, целесообразно определить возможные масштабы раздельно для каждого из элементов, слагающих соли.
Судя по данным анализов, в невыветрелых изверженных породах, образовавшихся при подводных излияниях, содержание Na2O колеблется в пределах 1,51—5,72% (В. М. Лавров, 1966). Следовательно, можно считать, что в каждой тонне изверженной породы содержится от 11,2 до 42,5 кг натрия.
Как показывают исследования, натрий обладает наибольшей подвижностью в области выветривания по сравнению с другими элементами. По данным И. И. Гинзбург и Р. С. Яшиной (1962), при действии дистиллированной воды на нефелин из последнего извлекается больше всего натрия, до 1 % от общего содержания в породе. Еще больше растворяющее действие подкисленных растворов: при действии в течение 15 мин на продукты выветривания туфо- сланцев 1N водного раствора уксусно-кислого аммония из породы извлекалось от 50 до 96% содержащегося в ней натрия. Примерно такой же процент натрия (62%) извлекался при действии уксуснокислого аммония на1 огланлит (И. И. Гинзбург и др., 1962).
С. С. Морозов (1957) исследовал поглотительную в отношении катионов способность порошков (0,005—0,05 мм) некоторых пород и минералов при девятикратном воздействии на них воды с СО2 при pH = 3,90—4,85 в течение 144 дней; ниже приведены результаты анализов:
Содержание Na2O, %■ к исходному
. 29,76 . 30,73 . 24,62 . 18,09 . 29,88 . 62,05. 29,76 . 30,73 . 24,62 . 18,09 . 29,88 . 62,05Гранит
. 29,76 . 30,73 . 24,62 . 18,09 . 29,88 . 62,05
. 29,76 . 30,73 . 24,62 . 18,09 . 29,88 . 62,05
Базальт
Роговая обм|анка
Микроклин Ортоклаз Флогопит
На значительный вынос натрия из пород при выветривании различных минералов указывают также И. И. Гинзбург и Н. А. Рукавишникова (1951).
Если учесть, что поверхностные воды, как правило, подкислены и воздействуют на породы в течение длительного времени, то можно допустить, что при этом выносится 10—20% первично содержащегося натрия. Принимая первичную плотность пород аналогичной кайнотипным эффузивам — 2,35—2,50 г/см3 (Н. Б. Дорфман и др.), можно считать, что в каждом 1 м3 эффузивов содержится от 26,8 до 102 кг натрия. Стало быть, если выщелачивается эффузивный покров мощностью в 100 м, то с каждого квадратного километра покрова может быть вынесено от 0,3 до 2,0 млн. т натрия, из которого может быть образовано от 0,75 до 5 млн. т, или соответственно 0,36—2,4 млн. м5 соли. Таким образом, из этого натрия может быть образован пласт соли мощностью 0,36—2,4 м. Принимая среднее количество эффузивных пород, выбрасываемых в настоящее время 3- 109 т в год, следует считать, что за 500 млн. лет в них должно было накопиться от 45 до 172-10’5 т натрия. Это больше чем достаточно для образования общего количества соли, содержащегося в осадочном чехле Земли. К этим цифрам следует прибавить еще натрий, который выщелачивается из интрузивных, метаморфических и осадочных пород.
Натрий вследствие большей энергии гидратации будет легко вытесняться калием. Именно этим и объясняется тот факт, что в поверхностных водах атомное отношение калия к натрию на один, а иногда и на два порядка меньше, чем в породах (В. И. Лебедев, 1957):
Магматические породы ..0,54
Терригенные илы ....1,39
Сланцы ......... 21,41
Воды рек и озер .0,24
Морская вода ...0,02
Однако наличие больших количеств ионов натрия еще недостаточно для осаждения поваренной соли. Необходимо, чтобы в воде было также достаточное количество хлора. Детальные исследования продуктов деятельности современных вулканов показывают, что при этом процессе выделяются огромные количества хлора. Последний поступает на дневную поверхность в трех состояниях: 1) в составе газообразной составляющей в виде газообразной НС1; 2) в растворе в гидросольфатарах и 3) в адсорбированном состоянии на поверхности пирокластических частиц (Г. С. Дзодзенидзе, 1969; Е. К. Мархинин, 1967). При этом часть хлора, выбрасываемого на поверхность первыми двумя путями, сорбируется пеплом, и поэтому общее количество хлора, поступающего на дневную поверхность, будет в действительности меньше суммы данного вещества, вычисленного для каждого из путей.
Количество хлора, поступающего в указанных состояниях на
Дне6ну>6 лойерхность, мо&но оценить лишь примерно. Е. К. Мархй- нин (1967) считает, что количество газообразных продуктов при извержениях составляет в среднем 1 % по отношению к весу выброшенных пород.
Содержание хлора в вулканических газах, по данным указанного исследователя, колеблется в широких пределах от 0,05 до 1,15%, и видимо, за среднее можно принять содержание 0,6%. Следовательно, в течение фанерозоя таким путем могло быть выброшено 9 • 1013 т хлора.
Если вычислить количество хлора по вулканам Курильской гряды, то получим цифру примерно такого же порядка —- 47 * 1018 т.
Е. К. Мархинин (1967) оценивает общее количество хлористого водорода, вынесенного Курильскими вулканами за 83 млн. лет, в 8- 1012 т и считает, что эти вулканы поставили 1/20 всего вулканического материала земли. Следовательно, за фанерозой (примерно 500 млн. лет) сольфатары могли вынести на поверхность 9,5- Юн т хлора.
Наконец, количество хлора, попавшего на дневную поверхность в сорбированном состоянии с пирокластическим материалом, если пересчитать цифры, приводимые Е. К. Мархининым только для фанерозоя, мджет быть оценено в 2,08 — 14- Ю15 т или в среднем 5,65хЮ15 т.
Принимая, что половина хлора, выносимого сольфатарами и гидросольфатарами, сорбируется пеплом, суммарное количество хлора, выносимого в трех состояниях в течение фанерозоя, составит примерно 6-1015 т.
Резюмируя все приведенное выше, можно прийти к заключению о том, что для соленакопления, развивающегося на поверхности земли, имеются три достаточно мощных источника хлористого натрия: 1) воды Мирового океана; 2) каменная соль древних соленосных толщ и соль, заключенная в более древних породах; 3) хлор, поступающий при вулканических извержениях, и натрий, выщелачиваемый из пород различного генезиса: магматических, осадочных и метаморфических. При этом, как показывают расчеты, количество хлористого натрия, которое поставляет третий источник, вполне сопоставимо с общим количеством соли, содержащейся в основных соленосных толщах мира (табл. 2).
Глава IV
Гипотеза гипергенно-вулканогенно-осадочного образованияполирегиональных и региональных соленосных толщ
Анализ данных о распространении полирегиональных соленосных толщ в мире, особенностях их состава, строения и условий залегания, а также о количествах хлора, поступающего при вулканических эксгаляциях на дневную поверхность, позволяет разрабо-
тать гипотезу формирования таких соленосных толщ в основном за счет хлора, поступающего в бассейн указанным путем, и натрия, выщелачиваемого из горных пород различного состава.
Эта гипотеза заключается в следующем. Хлор, выносимый при вулканических эксгаляциях на дневную поверхность в различных* состояниях (газообразном, воднорастворенном и сорбированном) начинает миграцию, пути которой неодинаковы. Хлор, выносимый из недр- в газообразном состоянии, попадает в атмосферу, откуда вместе с атмосферными осадками поступает либо в морской бассейн, либо на сушу. В первом случае в воде появляется излишнее количество соляной кислоты, увеличивается агрессивность морских вод и из пород дна и берегов выщелачивается дополнительное, количество щелочных и щелочно-земельных металлов. Все это в конечном итоге приводит к повышению содержания хлористого натрия в морском бассейне. Такой же эффект дает хлор, попадающий вместе с атмосферными осадками на сушу. Обогащение вод рек хлористым водородом увеличивает их агрессивность, что приводит к-усиленному выщелачиванию из горных пород щелочных и щелочно-земельных металлов, ив конце концов, попадая в море, реки приносят больше ионов хлора, натрия и калия.) Аналогична геохимическая судьба хлора, выносимого сольфатарами и гидросольфатарами..
' Иной путь у хлора, сорбированного на поверхности пепловых частиц. В течение определенного времени, пока интенсивно развиваются процессы вулканизма, сорбированный на поверхности частиц хлор оказывается погребенным и на некоторое время выбывает из круговорота. Но как только вулканогенные толщи начинают подвергаться гипергенезу, хлор попадает в водные бассейны седиментации и по пути усиливает поступление ионов натрия и калия, что в конечном итоге приводит к резкому увеличению приноса хлористого натрия в морские бассейны.
Таким образом, хлор в газообразном и воднорастворимом состоянии включается в геохимический цикл сразу, в масштабе геологического времени одновременно с процессами вулканизма. Хлор, поступающий на поверхность в сорбированном состоянии при массовом вулканизме на суше, может в течение некоторого времени выключаться из геохимического цикла (в случае погребения его с мощным покровом пирокластических осадков) и затем вновь вступать в процессы миграции по мере развития гипергенеза (в том числе и подземного) в этих осадках. Вместе с другими продуктами в гипергенеза ионы хлора и натрия в конце концов попадают в различные водные бассейны (морские открытые или полузамкнутые, внутриконтинентальные), в которых по достижении насыщения вод, зависящего от гидродинамических и климатических условий, обяза- . тельно должно начаться выпадение хлористого натрия в осадок.
Следовательно, при непрерывном поступлении в водные бассейны ионов хлора и натрия в них должны развиваться процессы со- ленакопления, которые начнутся раньше при благоприятных усло-
виях (затрудненный водообмен с океаном, жаркий и сухой климат и др.) и несколько позже при неблагоприятных.
Одним из доказательств этого вывода является повышение концентраций хлористого натрия в водах внутрикальдерных бассейнов, например в оз. Бирюзовом, расположенном в кальдере вулкана Заварицкого, на оз. Самущир (К. К. Зеленов, 1963).
■ Таким образом, процессы соленакопления за счет хлора, поступающего при вулканических эксгаляциях, могут развиваться при менее «жестких» условиях, чем за счет соли, находящейся в морской воде..
Если правильна предлагаемая гипотеза, то мы вправе ожидать соленакопления как в периоды интенсивной вулканической деятельности, так и непосредственно после них. Мало того, поскольку в течение фанерозоя были эпохи почти общепланетарного развития . вулканической деятельности, в такие эпохи или после них солена- копление должно было иметь полирегиональный характер. И действительно это так. Сопоставляя развитие соленосных толщ, перечисленных в табл. 2, нетрудно убедиться, что накопление полире- гиональных и региональных соленосных толщ происходило по отмеченной выше закономерности.
Почти везде крупные зоны формирования соленосных толщ указанных типов расположены вблизи или внутри зон интенсивного развития вулканизма, и время их формирования совпадает или несколько запаздывает по отношению к эпохам развития вулканизма. Так, к югу от области распространения солей кембрийского возраста в Восточной Сибири, в пределах Западного Забайкалья и Бай- кало-Патомского нагорья, в синхроничных отложениях развиты эффузивы и туфы (Б. М. Фролов, 1966). Некоторые исследователи считают, что эффузивный характер имеют диабазы, содержащиеся в нижней части соленосной усольской толщи (А.С. Анциферов и др., 1969).
Близко расположены соленосные и вулканогенные толщи в верхнем девоне Припятской и Днепровско-Донецкой впадин (Н. С. Усенко, Вернадская Л. Г., 1954 )и в нижнем девоне Хатанг- ской впадины (рис. 12).1
Но, пожалуй, самым ярким примером сопряженности вулканогенных и соленосных толщ являются пермские отложения. Так, нижнепермская соленосная толща востока Русской платформы формировалась в то время, как к западу и востоку на огромных пространствах Западной и частично Восточной Сибири и Средней Европы развивалась бурная вулканическая деятельность. Кстати, в начале перми разрушались вулканогенные породы, накопившиеся в каменноугольное время на Урале.
Интересно, что в течение ранней перми на огромных пространствах Среднеевропейской впадины происходило накопление песчаных продуктов размыва более древних, в том числе и вулканогенных образований (пески ротлигендеса), а в удалении от источников сноса накапливалась соленосная толща (рис. 13).
Как известно, цехштейновый соленосный бассейн был окружен сушей, сложенной преимущественно нижнепермскими вулканогенными образованиями. Формирование верхнеюрской толщи на Кавказе также происходило после бурной вулканической деятельности в среднеюрскую эпоху (Г. С. Дзодзенидзе, 1969). Вулканическая деятельность развивалась в позднеюрское время и на Аравийском полуострове, в юго-западной части которого происходило солена- копление (F. Genkens, 1966).
Накопление соленосных толщ, протекавшее в Пермском бассейне США в позднепермскую эпоху, сопровождалось интенсивной вулканической деятельностью во всех позднегерцинских складчатых сооружениях, начиная с ранней перми.
Рис. 12. Схема распространения соленосной толщи нижнего девона в Катангской впадине.
7 — соляные купола; 2 — соляные антиклинали; 3 — предполагаемые соляные купола;
4 — предполагаемая граница распространения соленосной толщи.
Соленосная толща в пределах огромной Мексиканской впадины окружена зонами распространения синхроничных и несколько более древних вулканогенных толщ в Скалистых горах, в Мексике, на Кубе и т. д.
Миоценовая соленосная толща в районе Красного моря также окружена синхроничными вулканогенными образованиями (F. Неу- brock, 1965). Миоценовые соленосные толщи Нахичеванской и Араратской впадин, а также Карпат формировались во время интенсивного развития вулканизма (Г. С. Дзодзенидзе, 1969 и др.).
На первый взгляд исключением являются меловые толщи соленосных бассейнов Запада Африки. Однако если учесть последние данные, свидетельствующие о развитии вулканизма, сопровождавшего образование рифта Атлантического океана, то следует признать, что и эти толщи граничат с зонами распространения синхроничных вулканогенных пород (G. Pautot, 1970).
Рис. 13. Схема распространения соленосных толщ в отложени ях перми Среднеевропейской впадины. 7 — площади распространения цехштейна (Р2); 2— площади распространения соли в отложениях ротлигендеса (Pj); 3 — зоны отсутствия соли; 4 — границы распространения соляных структур.Рис. 13. Схема распространения соленосных толщ в отложени ях перми Среднеевропейской впадины. 7 — площади распространения цехштейна (Р2); 2— площади распространения соли в отложениях ротлигендеса (Pj); 3 — зоны отсутствия соли; 4 — границы распространения соляных структур.
Рис. 13. Схема распространения соленосных толщ в отложени ях перми Среднеевропейской впадины. 7 — площади распространения цехштейна (Р2); 2— площади распространения соли в отложениях ротлигендеса (Pj); 3 — зоны отсутствия соли; 4 — границы распространения соляных структур.
Рис. 13. Схема распространения соленосных толщ в отложени ях перми Среднеевропейской впадины. 7 — площади распространения цехштейна (Р2); 2— площади распространения соли в отложениях ротлигендеса (Pj); 3 — зоны отсутствия соли; 4 — границы распространения соляных структур.
Возможно, те перерывы в садке солей, которые наблюдаются в соленосных толщах и которые многими исследователями связываются с сезонными или другими изменениями климата, отражают периодичность вулканической деятельности или интенсивности гипергенеза вулканогенных толщ. При таком допущении становятся более понятными и наблюдаемые огромные мощности соленосных толщ, которые в действительности могли формироваться в более длительные сроки, чем это представляется, исходя из предположений о «годовых слоях» (М. П. Фивег, 1954).
В то же время если даже «годовые слои» действительно отражают сезонность в осадкообразовании, то в свете высказанного предположения становится понятным и кратковременность накопления соляных пластов: только интенсивный принос вещества, который бывает при параксизмах вулканической деятельности или размыве продуктов вулканизма, мог обеспечить накопление значительных масс солей в короткие промежутки времени.
В свете этого допущения также вполне вероятным представляется садка соли в глубоководных частях бассейнов (А. Л. Яншин, 1966). Такой, очевидно, она была в меловом бассейне в самой западной части Африки и восточной части Южной Америки.
Наконец, при таком механизме формирования соленосных толщ становятся понятными причины их накопления в разных фациально-батиметрических условиях единых бассейнов, как это характерно для формирования нижнепермской соленосной толщи на востоке Русской платформы и верхнепермской толщи в Среднеевропейском бассейне.
Если правильны высказанные предположения, то, очевидно, при всех прочих равных условиях накопление полирегиональных и региональных соленосных толщ должно происходить в эпохи, характеризующиеся жарким климатом и широким развитием вулканизма, или в следующие за ними эпохи. Не исключено, что на климат влияет в определенной степени и вулканизм, а на геотермический градиент — вулканизм предыдущих эпох. Такими эпохами в после- протерозойской истории развития земли являются раннекембрийская, позднедевонская, ранне- и позднепермская, позднеюрская и миоценовая (М. П. Фивег, 1961).
Можно себе представить, что процесс прогибания дна басейна происходил более или менее равномерно. В то время, когда не было интенсивной вулканической деятельности и приноса солей и терригенного материала, прогибание это было некомпенсированным. Затем, когда в результате повышения интенсивности вулканической деятельности резко увеличивалось поступление продуктов эксгаляции в атмосферу, а оттуда в бассейн или усиливался принос солей водными потоками, концентрация солей в бассейне резко повышалась, и начиналась садка соли. При других концентрациях солей в воде происходила садка гипса (ангидрита) или карбонатов (М. Г. Валяшко, 1962).
Таким образом, высказанное предположение позволяет ответить
на те вопросы, которые возникают, если разделять существующие в настоящее время наиболее распространенные взгляды на условия формирования соленосных толщ. Оно хорошо согласуется с наблюдающимися закономерностями распределения соленосных отложений.
Поскольку процессы формирования полирегиональных и региональных соленосных толщ являются глобальными, их развитие не может не находиться в связи с другими глобальными процессами, развивавшимися в те же геологические периоды. К их числу относится и вулканизм. Очевидно, не случайно, что время наиболее интенсивного развития вулканизма (девон, пермь, триас, юра и миоцен) является и временем формирования соленосных толщ указанных типов.
Как отмечалось, многие исследователи считают, что для развития процессов соленакопления необходимы лишь два условия: некомпенсированное прогибание и аридный климат. М. П. Фивег (1961) так и заключает: «Из тектонически однотипных одновременно существовавших впадин соленосные серии образовывались только в тех из них, которые находились в аридных зонах и обладали благоприятным для соленакопления режимом питания (отрицательным балансом по воде)».
Однако, не оспаривая необходимости указанных условий, следует признать, что они не являются достаточными для развития процессов соленакопления. Так, непонятно, почему соленосная толща кунгура формировалась в зоне, вытянутой в меридиональном направлении, в то время как севернее и восточнее накапливались гумидные осадки, южнее и западнее — аридные, а еще западнее, в пределах центральной части Среднеевропейского бассейна, вновь происходило соленакопление.
Непонятно также, почему в позднеюрское время в изолированных впадинах Западно-Кубанской, Восточно-Предкавказской, Афгано-Таджикской, Южно-Аравийской начинается соленакопление, хотя восточнее и западнее соленакопления не было.
На первый взгляд может показаться, что между приведенной выше гипотезой гипергенно-вулканогенного осадочного происхождения соляных толщ и гипотезой образования соли за счет глубинных источников нет существенной разницы. Но это не так. Разница между ними принципиальная как в вопросе условий накопления соленосных толщ, так и в вопросе источников соли.
Согласно представлениям о глубинном происхождении соли, последняя формируется в подземных условиях, что, как отмечалось, не увязывается ни с распространением соленосных толщ, ни с их составом, ни с наличием в них различных органйческих остатков и т. д.
Согласно высказанной выше гипотезе формирование соленосных толщ происходит в мелководных и глубоководных частях водных бассейнов как морских, так и континентальных, почти одновременно на огромных пространствах. В этом случае получает объяс-
йение широкое распространение соленосных пород среди отложений определённых отделов, развитых в пределах многих регионов, наличие ритмов осадконакопления, органического вещества в отдельных разностях пород, органических остатков и т. д.
Также принципиальны и расхождения в вопросе источников веществ для накопления соленосных толщ. Согласно представлениям о глубинном происхождении соленосных пород, хлористый натрий и хлористый калий, так же как и другие соли, поступают в виде ионных растворов из-под земной коры.
В случае гипергенно-вулканогенно-осадочного образования соленосных толщ только один из градиентов (хлор) выносится из недр земной коры, другой же мобилизуется с поверхности земной коры. При этом не исключена возможность, что хлор, поступающий из жерл вулканов, образуется за счет разложения древних соленосных толщ и как бы формирует малый круговорот веществ, связанный с относительно малой устойчивостью хлоридов в условиях повышенных температур и давлений.
Вопрос об источниках хлора при формировании минералов земной коры не решен однозначно. Некоторые исследователи пытались доказать, что высокоминерализованные хлоридные растворы нижней части осадочного чехла сформировались за счет поступления ювенильных вод и даже подсчитали скорость поступления ювенильных вод (В. Ф. Дерпгольц, 1962; Л. Н. Капченко, 1962).
Однако другие исследователи пришли к диаметрально противоположному выводу о том, что при формировании высокоминерализованных хлоридных растворов осадочного чехла платформ «большую роль играли такие процессы, как галогенез, последующее вы- целачивание и растворение солей, метаморфизм подземных вод» (В. П. Новак-Качан, 1964; А. Е. Ходьков, Г. И. Валуконис, 1968).
О правильности второй точки зрения свидетельствуют данные о минерализации подземных вод в районах Волго-Уральской области, Днепровско-Донецкой и Среднеевропейской впадин и других регионах, из которых хорошо видно, что минерализация пластовых вод максимальна в соленосных толщах, а вниз по разрезу она резко снижается и не превышает уровня, типичного для осадочного чехла (Р. Вингольц и П. Мюллер, 1968 и др.).
Совершенно независимо к аналогичному выводу пришли исследователи другого профиля — геохимики-металлогенисты. Так, Г. А. Соколов и Д. И. Павлов (1964), анализируя данные о распространении хлорсодержащих минералов в магматогенных месторождениях, приходят к однозначному выводу о том, что поступление хлора связано с ассимиляцией магмой галогенных пород на больших глубинах. Наконец, с этой точки зрения становится понятным отсутствие соленосных пород в фундаменте молодых платформ, а также в архейских и нижне-протерозойских отложениях.
Круговорот хлористого натрия в литосфере изображен на рис. 14. На рисунке показаны лишь главные пути миграции вещества. Второстепенные пути миграции и процессы мы намеренно не 52
Рис. 14. Обобщенная схема круговорота хлористого натрия в верхней части литосферы. Пунктиром показано выщелачивание.
изобразили для того, чтобы нагляднее показать основные закономерности. В частности, при формировании соленосных толщ высших порядков всегда за счет того же источника могут накапливаться толщи низшего порядка. Так, при накоплении полирегио- нальных соленосных толщ в отдельных структурных элементах могут накапливаться синхроничные региональные, зональные и даже локальные соленосные толщи.
М. П. Фивег (1961), изучавший процессы современного накопления солей, приходит к выводу о том, что в современных лагунах происходит садка карбонатов и гипса, а в приморских озерах — гипса и галита. Отсутствие в настоящее время крупных морских бассейнов, в которых происходит соленакопление, М. П. Фивег объясняет особенностями современных движений поверхности материка. Такое объяснение нам представляется недостаточно обоснованным. В самом деле, в настоящее время в пределах аридной зоны развиты геоструктурные элементы, характеризующиеся тектоническими движениями как положительного, так и отрицательного знаков. И все же нет крупных морских бассейнов современного соле- накопления. Значит, отличия современной эпохи заключаются не в этом.
Следует отметить некоторые черты соленакопления, развивающегося в результате поступления хлористого натрия при выщелачивании более древних соленосных толщ. В настоящее время не известно соленакопления за счет указанного источника в морских бассейнах. Даже в таких водоемах, как Красное море, Персидский и Мексиканский заливы, в пределах которых развиты древние соленосные толщи, оно не происходит. Обычно за счет этих источников процессы соленакопления развиваются лишь в континентальных водоемах, расположенных либо непосредственно в зонах развития соленосных толщ (Мертвое море), либо на некотором удалении от подобных зон (оз. Эльтон). Таким образом, судя по современному соленакоплению, за счет более древних толщ могут формироваться только локальные соленосные толщи.
Что касается региональных и полирегиональных соляных толщ, то наиболее обоснованным представляется предположение о том, что они накапливаются в водных бассейнах, в первую очередь морских, за счет хлора, выносимого при эксгаляциях, и натрия, выщелачиваемого из пород при процессах гипергенеза.
Это предположение позволяет рассматривать накопление соленосных толщ как геохимический процесс, поддерживающий равновесие между привносом в Мировой океан хлористого натрия и его выводом из круговорота. Попробуем составить уравнения материального баланса для какого-либо отрезка геологического времени — периода, эпохи, века. Общая концентрация К соли в Мировом океане равна
(1)(1)К = -^ 100%,Vb
(1)
(1)
где Qc—количество соли в океане в т; QB —общий объем воды в Мировом океане в м3'.
При этом К—величина специфичная для данного отрезка времени, зависящая от общего климата земли, распределения морей различной глубины по климатическим зонам, их батиметрическим особенностям, степени сообщаемОсти и др.
Если в течение этого отрезка геологического времени не произо,- шло существенных изменений общего объема Мирового океана и его особенностей, то количество соли, привносимой в Мировой океан ^ Q'c должно быть равно количеству соли, выносимой из него 2Q'zc- Исходя из приведенной схемы (рис. 14), можно записать
S Q c= Qn ^Qb Я- Qnci(2)
где Qn—соль, выщелачиваемая из более древних пород, в том числе из соленосных толщ; QB — соль, поступающая за счет вулканогенных процессов; Qnc — соль, поступающая с подземным стоком."
2 Q"C = Q^OnB Qbo + Q b + Qcc>(3)
где QzzonB ~■ количество соли, захороняемое с нормальными осадками и поровыми водами; QB0 — количество соли, захороняемой с вулканическими морскими осадками, эквивалентное количеству хлора; Q'n— количество соли, уносимой ветром на континенты и острова; Qcc — количество садочной соли.
Выделение члена QB0 необходимо потому, что с вулканическим материалом погребается значительная часть хлора, выносимого из недр. Совершенно очевидно, что как только SQZC > 2 Q'V Для установления равновесия должно резко увеличиться Qcc , поскольку величина других членов этого уравнения, как правило, зависит от других факторов (тектонической активности, общей циркуляции атмосферы). При этом в общепланетарном или даже полирегио- нальном масштабе значительное увеличение SQZC может быть только за счет QB, так как остальные члены уравнения (2) не могут существенно измениться в течение короткого отрезка геологического времени.
Почему в настоящее время в районах вулканической деятельности не наблюдается соленакопления? Это может обусловливаться тремя причинами. Во-первых, настоящая эпоха является эпохой сравнительно слабой вулканической деятельности, во-вторых, почти все вулканы расположены вне зон аридного климата и, в-третьих, вулканические пояса в основном расположены вблизи океанов. Используя приведенные выше формулы, можно утверждать, Что отсутствие в настоящее время широкого соленакопления связано, с одной стороны, с повышенной величиной К, обусловленной отсутствием большого количества эпиконтинентальных морей в тропических и субтропических зонах, общими планетарными климатическими условиями и другими особенностями. С другой стороны, расположение основных вулканических поясов вблизи океанов повы-
шает величину QB0, вследствие чего значительная часть выносимого из недр хлора погребается вместе с вулканогенными осадками и пока выключается из круговорота.
Можно полагать, что в следующий геологический этап, когда эти вулканогенные толщи станут подвергаться интенсивному гипергенезу, произойдет интенсивное соленакопление (если не будет резкого изменения концентрации солей в водах океана.)
Рассматривая динамику вулканической деятельности в геоисто- рическом аспекте, следует учитывать, что пропорционально количеству изливающейся лавы и сопутствующих ей продуктов в атмосферу и гидросферу поступают из земной коры значительные количества воды, которые в конечном счете должны влиять на уровень Мирового океана. Если это так, то в эпохи интенсивной вулканической деятельности или непосредственно после них должны происходить эвстатические повышения уровня Мирового океана. Анализируя с этой точки зрения эвстатические колебания уровня Мирового океана в течение фанерозоя, можно заметить, что для отдельных эпох (позднедевонской и позднеюрской) подобная тенденция намечается. Данные по другим эпохам как будто бы противоречат этому предположению. Однако рассматриваемый вопрос требует специальных исследований, необходима разработка методов подобных исследований.
В заключение следует отметить, что вероятнее всего вулканические очаги поставляли также серу для накопления огромных масс гипсов, которое предшествует, сопровождает и часто завершает накопление галогенных осадков. Это предположение напрашивается вследствие парагенеза.галогенных осадков с сульфатными, но его, конечно, нельзя считать в достаточной мере обоснованным. Очевидно, для этого необходим серьезный анализ закономерностей количественного распределения сульфатных пород по системам и геоструктурным элементам.
Глава V
Органическое вещество и продукты его преобразованияв соленосных толщах
Вопрос о связи между солью и нефтью издавна привлекал внимание исследователей, и большинство из них пришло к выводу о том, что генетическая связь между этими ископаемыми отсутствует. Так, В. А. Сельский (1937), посвятив целую книгу выяснению связи соляных куполов с нефтью, так и пишет: «Органической связи между солью и нефтью нет». В то же время он отмечает: «Но при наличии лагун, мелководных заливов, а может быть, и мелководья всего кунгурского моря нужно считать, что в некоторых его местах, где концентрация солей его была не слишком велика, могло скопиться значительное количество органических остатков».
В многочисленной литературе по органической геохимии соле-
носные толщи так же не рассматриваются, как возможные -нефтегазоматеринские свиты. Принято считать a priori, что в них не может накапливаться органическое вещество в количествах, достаточных для генерации и дальнейшей аккумуляции в залежи нефти и газа.
Большинство исследователей считает, что продукты преобразования органического вещества, такие как углеводородные газы и нефть, встречающиеся в соленосных толщах, находятся во вторичном залегании и генетически связаны с другими породами.
Указанные представления базируются на следующих установленных фактах.
Во-первых, в насыщенных водных растворах, из которых происходит садка соли, развитие органической жизни невозможно. И действительно, современные водные бассейны соленакопления характеризуются отсутствием органической жизни, примерами чего являются Мертвое море, озера Эльтон, Баскунчак, залив Карабо- газ-Гол и др.
Во-вторых, пласты соли обычно не содержат заметных количеств органического вещества и продуктов его преобразования. Действительно, именно в пластах соли нет органического вещества и продуктов его преобразования в таких количествах, как в других осадочных породах, принимаемых за нефтегазоматеринские.
Однако, хотя перечисленные факты в основном соответствуют действительности, общие выводы вызывают серьезные возражения. Как показывают наблюдения, над современными бассейнами соленакопления, иногда (именно иногда!) даже в предельно насыщенном растворе развиваются микроскопические водоросли. Так, Ф. Флегер (F. Pfleger, 1969)? отмечает присутствие в современных соленых водах лагуны Опо-де-Либре, в которой происходит сейчас накопление галита, популяций хлорофитов, придающих красноватую окраску.
По данным этого же исследователя, при высоком уровне грунтовых вод в самой верхней части соляного осадка нередко развиваются водоросли, окрашивающие осадок в ярко-зеленый или красный цвета.
Водоросли также развиваются в пересыщенных рассолах, образующихся в искусственных бассейнах, в которых добывают соль путем выпаривания морской воды. При интенсивном цветении водорослей эту соль приходится отмывать соленой водой.
Высокая биологическая продуктивность вод засолоненных лагун, по мнению многих исследователей, объясняется тем, что в них по мере испарения воды вместе с концентрацией солей повышается и концентрация питательных органических веществ. Довольно часто в такие лагуны при нагонных ветрах заносятся зостера, пыльца, остатки насекомых, различных животных (ящериц, птиц и др.) и даже стволов деревьев.
На наличие микроорганизмов в водоемах, отличающихся высокой минерализацией вод (до 23О%о) обращал внимание Ф. Лотце, который привел все изрестные к тому времени -случаи обнаруже-
ния микроорганизмов в соленых водах (F. Lotze, 1938). Известен рачек артемия, который обитает в водоемах с соленостью до ЗОО%о. Он питается бактериями и водорослями, которые также обитают в этих бассейнах.
По мере того, как совершенствуются методы исследований и объектом изучения становятся самые различные соленосные толщи, выясняется, что непосредственно в самих пластах соли содержатся небольшие количества рассеянного органического вещества и продуктов его преобразования.
Мы рассматриваем данные об органическом веществе и продуктах его преобразования только для тех случаев, когда сингенетичная природа этих веществ не вызывает сомнений. Рассеянное органическое' вещество и битумы обнаружены в солях соленосной толщи девона Припятского грабена (табл. 3). Битумы встречены в соли Шумковского месторождения в количестве 0,001—0,05%. В этом месторождении органическое вещество составляет до 13,7% нерастворимого остатка, содержащегося в соли, причем количество органического вещества уменьшается до 3,0% вблизи контакта с подстилающими породами (следовательно, это вещество не связано с миграцией из указанных пород).
Битумы обнаружены и в кембрийской соли Усть-Берюкского месторождения: из 43 анализированных образцов в 33 образцах содержится битум в количестве до 0,02%.
Еще чаще встречаются продукты преобразования органического вещества — углеводородные газы. При этом мы имеем в виду газы, содержащиеся в микровключениях; некоторые данные по газам в соляных породах приведены в табл. 4 и 5. Обращают на себя внимание следующие особенности распределения газов во включениях соляных пород: 1) содержание газов в различных соляных породах не одинаково; 2) чаще всего содержание в каменной соли выше, чем в калийных солях; 3) нередко среди углеводородов отсутствует метан и присутствуют более тяжелые его гомологи. Количество содержащегося в пластах соли органического вещества меньше такового в соли на ранней стадии седиментогенеза.
Как показывают наблюдения над современным соленакопле- нием, после отложения соль неоднократно подвергается перекристаллизации, в процессах которой инородные частицы, в том числе и органические, перемещаются к зоне контакта с прослоями других пород (J. Fuller af all, 1969). Таким образом, в процессе накопления соли в ней захороняется органическое вещество. Однако в отличие от других осадочных образований количество захороняемого органического вещества незначительно, и в раннем диагенезе оно обычно перемещается в зону контакта с вышележащими прослойками или даже прослоечками других пород (ангидритов, карбонатов и глин). Вероятнее всего следами преобразования этого органического вещества на стадиях седиментогенеза и раннего диагенеза являются газовые включения внутри кристаллов соли. Возможно, в процессе перекристаллизации метан как наиболее подвижный 58
Углеводородные газы в микровключениях соляных пород
Район
Порода
Содержание углеводородов, мл/кг
Автор, год
СН4 |
с2н6
4-высшие
3.
ва
Н. Несмело- 1959
Солигорский
Сильвинит пласт В
белый,
1,6
Сильвинит пласт В
пестрый,
0,7
Сильвинит пласт Б
пестрый,
0,6
Сильвинит пласт А
полосчатый,
1,0—1,1
Сильвинит пласт А-II
красный,
10,8
Карналлит
0,09-0,4
Приереванский
Каменная соль
16,0
Г.
К. Гекчап
Соликамский
Карналлит
Карналлит, слой 6
розовый пласт В,
0.5
0,7
0,05
0,2
А. А. Черепен ков, 1949
Карналлит, слой 4
пласт В,
1,6
0,1
Карналлит, слой 2
пласт В,
0,9
0,3
Сильвинит пласт В
пестрый,
7,3
1,6
Сильвинит пласт Б
пестрый,
8,9
2,7
Сильвинит пласт А
«полосчатый,
2,2
1,3
Сильвинит пласт I
. красный,
2,8
1,3
То же, пласт II
0,7
0,6
Южный Грац
То же, пласт III
1,6
0,3
рудник Карл Либкнехт рудник Томас Мюллер
Каменная соль
71,0
75,0
41,0
15,2
3.
ва
Н. Несмело , 1961
Рудник Карл Либкнехт рудник Томас
Мюллер
Карналлит
44,2
42,1
22,5
12,5
О О
Содержание газов в микровключениях соляных пород Староб инского месторождения (по А. А. Черепенникову н Е. А. Рагозиной, 1964), мл/кг
Таблица 5
Порода, интервал
Сумма газов
со2
О,
сн,
с,н6
с,н8
С.Н.о
с5н,а
н.
N,
Сумм* горючих газов
Средний калийный горизонт
Ствол 1
Сильвинит с прослоями каменной соли, 412,5 м
Сильвинит, 414 м :
44,9
14,2
1,8 1
0,7 1
8,6
1,8
0,0
0,0
0,0
0,2
0,0 0,0
0,0 0,0
0,0
0,0
3.8
3,4
31,5
8,1
3,8
3,6
Ствол 2
Сильвинит, верхняя пачка
25,8
0,2 J
3,7
0,1
1 0,2
0,2
0,2
0.1
1 1.9
19,2
' 2,6
Ствол 3
Покровная каменная соль, 414,3—414,4 м . .
18,0
0,1
3,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
14,2
—
Сильвинит, верхний слой, 415,2—415,5 м . . .
53,0
1,4
5,9
1,0
0,2
0,0
0,0
0,0
2,2
42,3
3,4
Контакт сильвинита с межпластовой каменной
солью, 415,6 м:: :
24,6
0,5
5,9
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
2,3
15,9
2,3
Каменная соль, 415,76—416 м
26,7
0,3
5,6
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,7
20,1
0,7
Калийная соль, нижний слой, 416,5—416,8 м .
24,6
0,4
3,2
0,0
0,1
0,2
0,2
0,0
3,6
16,9
4,1
Каменная соль из подошвы горизонта, 417,1 м
16,6
0-.4
3,4
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
12,8
—
Продолжение табл. 5
Порода, интервал
Сумма газов
со3
03
сн4
C3HS
СзН,
с4н10
с,ни
н.
N3
Сумма горючих газов
Нижний калийный горизонтСтвол 3
Каменная соль с прослоями сильвинита, 571 м
7,5
1,0
0,6
0,0
0.0
0,0
0,0
0,0
0,3
5,6
0,3
Каменная соль, 571,4 м:
19,5
2,1
3,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,3
13,4
0,3
Сильвинит с прослоями каменной соли, 571,6 м
20,0
2,6
0,9
0,0
0,2
0,0
0,0
0,0
0,3
16,0
0,5
Глина с включением каменной соли . . . .
11,4
7,0
0,9
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,1
3,3
0,2
Глинистая порода, 580,6 м
34,0
7,6
5,3
0,0
0,2
0,3
0,4
0,5
0,5
19.2
1,9
Соль серая кристаллическая, 580,6 м .. .
10,7
4,7
1,1
0,0
0,2
о.о
0,0
0,0
0,2
4,5
0.4
Соль с глиной, 580,6 м•.
21,9
7,3
3,1
0,0
0.3
0,1
0,2
0,4
0,3
10,2
1.3
Соль желтая, 580,6 м :
4,8
1,1
0,8
0,0
0,0
0,0
0,0
0.0
0,1
2,8
0,1
Карналлит, 580,8 м::
23,0
19,8
0,9
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
2,2
0,1
Сильвинит, 5811,4 м::
33,5
20,0
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
10,9
0,2
Соль каменная, 585,5 м;.
11,1
1,3
2,2
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,1
7,5
0,1
Сильвинит, 585,8 м:t
27,3
16,9
2,1
0,0
0,4
0,0
0,0
0,0
0,4
8,4
0,8
компонент нередко перемещается обратно в водный бассейн, а более тяжелые гомологи остаются во включениях.
При определении возможности захоронения органического вещества в соленосных толщах необходимо иметь в виду, что в составе этих толщ имеются породы, которые формировались в бассейнах с нормальной (известняки, глины) или несколько повышенной соленостью (гипсы, ангидриты и др.).
Изучение бассейнов современного соленакопления показывает, что как только воды становятся благодаря снижению соленосности нетоксичными, в них пышно развиваются сначала водоросли, а затем и другие организмы. По мнению Ф. Флегера и Дж. Г. Фуллер, этот расцвет связан с обилием в воде различных минеральных солей, в первую очередь солей кальция, которые интенсивно откладываются в виде карбонатов и даже сульфатов (F. Phleger, 1969; J. Fuller at all, 1969).
В соленосных толщах часто присутствуют прослои битуминозных пород, глинистых, карбонатных и др. Общеизвестны данные по «штинкшиферу» — битуминозному известняку, залегающему в основании второго ритма цехштейна.
В несколько меньшем количестве встречаются битумы в карбонатных породах всех ритмов цехштейна. Битум содержится почти в каждом из прослоечков ангидрита в толще соли Солегорского горизонта. Постоянным количеством битумов характеризуются породы межсолевой толщи Припятского прогиба.
По данным А. М. Куцыба, изучавшего девонскую соль Исачков- ского купола в Днепровско-Донецкой впадине, между нижней гали- товой и верхней галито-ангидритовой пачкой залегает пачка битуминозных сланцев. Наличие битумов в количестве до 0,3% и углеводородных газов отмечается в прослоях обломочных пород и глин, содержащихся в соленосной толще Приереванского соленосного бассейна.
Прослои и включения доломитов в кембрийской соленосной толще Восточной Сибири также отличаются наличием битума, иногда даже в значительных количествах — до 0,8%. Еще чаще встречается в породах, залегающих в соли, газ (табл. 4).
Во всех соленосных толщах в несоляных породах органического вещества и продуктов его преобразования во много раз больше, чем в соляных породах. Так, в кембрийской соленосной толще содержание битума в солях до 0,02%, в доломите до 0,8%. Количество горючих газов в глинистых породах выше, чем в прослоях соли (табл. 4).
Детальные микроскопические исследования ангидритов и доломитов в соленосной толще Элк-Пойнт Западной Канады показали, что в них содержится органическое вещество, имеющее микросло- истую текстуру, свидетельствующую о сингенетичном характере этого вещества (J. Fuller af all, 1969). А. Гансер (1967) отмечает наличие в соляной серии Соляного кряжа (Пакистан) черных листоватых битуминозных сланцев (дизодиль, или битуминозный 62
уголь). По данным М. Н. Набиева и Р. Г. Осичкина (1965), в ангидритах верхнеюрской соленосной толщи Тюбегатана содержится много битумов.
Можно не сомневаться, что по мере расширения исследований битумы и углеводородные газы будут обнаруживаться и в других соленосных толщах, еще в этом отношении достаточно не изученных.
Повышенное содержание органического вещества и продуктов его преобразования в несоляных породах по сравнению со смежными соляными пластами объясняется двумя причинами. Во-первых, в бассейнах с повышенной, но не предельной для осаждения хлористого натрия соленостью создаются условия, благоприятные для развития организмов, которые в свою очередь способствуют накоплению несоляных осадков (сульфатных и карбонатных). Во- вторых, в процессе раннего диагенеза органическое вещество и продукты его преобразования в значительной части мигрируют из образующихся соляных пород в смежные прослои и прослоечки другого состава. Следовательно, чем больше в соленосной толще несоляных пород, особенно карбонатных и глинистых, тем больше должно содержаться в ней органического вещества и продуктов его преобразования.
Обобщение материалов, приведенных в данной главе, позволяет сделать вывод о том, что соленосные толщи, как правило, содержат рассеянное органическое вещество и продукты его преобразования и могут рассматриваться как потенциально нефтегазоматеринские.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ, ЗАКОНОМЕРНОСТИРАСПРОСТРАНЕНИЯ, УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯсоляных СТРУКТУР и их влияние
НА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ
Соляные купола — эти интереснейшие геологические образования — привлекают к себе внимание исследователей уже в течение 100 лет. Им посвящаются специальные симпозиумы в различных, странах: в 1931 г. в Англии, в 1962 и 1966 гг. в СССР, в 1965 г. в США. Литература по проблеме соляных куполов исчисляется тысячами работ (J. Braunstein and G. O’brein, 1968). В материалах указанных симпозиумов, а также в отдельных монографиях приведены достаточно полные обзоры истории развития представлений об условиях формирования соляных куполов, а также описаны соляные купола почти всех солянокупольных областей мира (Ю. А. Косыгин, 1950, 1960 и др.).
Глава VI
Особенности строения соляных структур и их классификация
В последние годы получены принципиально новые данные не только о строении самих соляных структур, но и об условиях залегания отложений, подстилающих соль (Среднеевропейский бассейн), а также о строении соляных куполов, растущих под дном морей (Мексиканский залив). В то же время до сих пор нет единой классификации соляных структур. Даже термин «соляная структура» различными исследователями трактуется не одинаково. Одни авторы считают, что к ним следует относить любую структурную форму, в строении которой участвуют соленосные толщи. По мнению других, соляные структуры — это такие структурные формы, характер которых определяется условиями залегания соленосной толщи.
Еще больший разнобой существует в наименовании структурных форм, связанных с солью. Одни и те же формы называются исследователями не одинаково, и, наоборот, одни и те же термины не- 64
редко применяются для обозначения совершенно различных структур (например, соляным штоком называют то собственно соляной массив, то в целом соляной купол). Много примеров терминологической неточности приведено в работах Г. К- Жолтаева (1968).
Даже Ю. А. Косыгин (1969), много сделавший для упорядочения геологической и в первую очередь тектонической терминологии, все же не дифференцировал эти понятия. Он дает следующие определения: «Соляными массивами называют подземные скопления соли, образованные в результате ее пластического течения и представляющие собой значительное утолщение первоначальных соляных пластов... Соляным штоком называют соляной массив, высота которого больше его диаметра... Соляным куполом (или соляной антиклиналью) называют куполовидную или антиклинальную складку, ядром которой является соляной массив».
Указанные определения вызывают недоумение. Во-первых, при описании элементов складок автор не выделяет ядер складок. Во- вторых, из определений следует вывод о том, что могут быть соляные купола без соляных штоков. Так, Чалкарский соляной купол в этом случае не имеет соляного штока.
В некотором отношении современное состояние систематичных понятий в области соляной тектоники напоминает обстановку, которая существовала до недавнего времени в геотектонике, пока не ввели понятия о различных порядках структур и основных принципах их классификации. Хотя и существуют различные схемы классификации структур, расхождения между ними касаются частных вопросов, а основные понятия стали более или менее общепринятыми.
Очевидно, и в области соляного тектогенеза, во-первых, необходимо установить соподчиненность поднятий, во-вторых, ввести «меру и число» в определение понятий, и, наконец, в-третьих, заранее учесть, что целью создания любых классификаций должно быть объединение сходных образований, и следовательно, количество выделенных типов должно быть минимальным. Наконец, любая общая классификация должна строиться на общих принципах и поэтому не может быть универсальной и отражать все детали. Она может и должна дополняться частными классификациями, специфичными для отдельных регионов, и отражающими частные особенности развитых здесь структур. Следовательно, целесообразно по примеру оправдавших себя классификаций органического мира выделить различные по рангам группы соляных тел.
Но прежде всего необходимо определить содержание термина «соляные структуры». Нам представляется, что наиболее приемлемым будет следующее определение: соляными структурами называются такие структуры второго и более мелких порядков, характер которых обусловливается формой соляных тел. В этом случае структуры, в которых соленосная толща, так же как и нижележащие отложения, залегает нормально, нельзя называть соляными.
Это будет логичным, ибо в конце концов все классификации структур строятся в первую очередь по характеру форм, а не по составу слагающих их пород. В противоположном случае тогда надо выделять «глинистые структуры», «карбонатные структуры» и т. д.
Как известно, формы соляных тел отличаются исключительным разнообразием. Они довольно детально описаны в работах К). А. Косыгина (1960), Ф. Трусхайма (F. Trusheim, 1960), Г. Маррея (G. Murray, 1966) и других. Даже в пределах одной и той же об-
Рис. 15. Типы соляных структур в Примексиканской впадине по G. Е. Murray, 1966).
а — купол Брукшайр; б — купол Шугэрлэнд; в — купол Эль-Плэн; г — купол Эс- персон; 1 — глины; 2 — соль.
ласти соляной тектоники форма диапиров может быть самой различной. Так, Г. Маррей описывает самые разнообразные соляные диапиры, встречающиеся в Мексиканской впадине (рис. 15). Совсем иной характер имеют соляные штоки в Румынии (рис. 16).
Среди многочисленных и разнообразных соляных штоков, развитых в Среднеевропейском бассейне, обращают на себя внимание криптодиапиры, в которых соль не прорывает вышележащих отложений (рис. 17), а также штоки с карнизами (рис. 18).
Почти во всех соляных структурах нижняя граница соли, как правило, согласна с подстилающими отложениями. Мало того, в тех 66
случаях, когда соленосные толщи разделены другими породами (терригенными или карбонатными), нижняя толща может не участвовать в строении соляной структуры, в то время как верхняя образует различные структуры до диапировых включительно.
Рис. 16. Разрезы через соляные структуры Румынии (по Ю. А. Косыгину, 1960, и О. Онческу, 1960).а — Флорешти; б — Байкой; в — Байкой-Вест; г — Байкой-Cape; д —Тинтва; L — ле- вант; Д — дакий; Р — понт; М — мэотис; Мс — миоцен; Б — бугловские; S — сармат; Н — гельвет; Q — четвертичные; / — соль.Рис. 16. Разрезы через соляные структуры Румынии (по Ю. А. Косыгину, 1960, и О. Онческу, 1960).а — Флорешти; б — Байкой; в — Байкой-Вест; г — Байкой-Cape; д —Тинтва; L — ле- вант; Д — дакий; Р — понт; М — мэотис; Мс — миоцен; Б — бугловские; S — сармат; Н — гельвет; Q — четвертичные; / — соль.
Рис. 16. Разрезы через соляные структуры Румынии (по Ю. А. Косыгину, 1960, и О. Онческу, 1960).
а — Флорешти; б — Байкой; в — Байкой-Вест; г — Байкой-Cape; д —Тинтва; L — ле- вант; Д — дакий; Р — понт; М — мэотис; Мс — миоцен; Б — бугловские; S — сармат; Н — гельвет; Q — четвертичные; / — соль.
Рис. 16. Разрезы через соляные структуры Румынии (по Ю. А. Косыгину, 1960, и О. Онческу, 1960).
а — Флорешти; б — Байкой; в — Байкой-Вест; г — Байкой-Cape; д —Тинтва; L — ле- вант; Д — дакий; Р — понт; М — мэотис; Мс — миоцен; Б — бугловские; S — сармат; Н — гельвет; Q — четвертичные; / — соль.
Внутренняя тектоника соляных диапиров характеризуется развитием изоклинальных вертикальных складок. Эти вертикальные складки формировались уже на ранней криптодиапировой стадии образования соляного тела( рис. 19). При этом нередко породы 5* . 67
с
гооо
2000
Рис. >17. Характер залегания соли цехштейна врайоне газовых месторождений Северного моря иНидерландов (по Р. Е. Kentatall, 4970).
А — распространение соленосных отложений,. соля-ных структур, газовых и нефтяных месторождений вСеверном море (по R. Е. King’y, 1971);
/ — граница
— граница
— соляные вые и
распространения соленосных отложений;
распространения соляных структур;
структуры:диапировые, полудиапиро-
Мидлэнд-Вэлли;
криптодиапировые;
лежами
в
е — Сигнал;
5 — газовые подсолевых лесе):
4 — границы грабена месторождения с за- отложениях (ротлиген-
ж — Лемэн;
и — Дейбора;
^ _ раф; б — Уэст-Сойл> в — Виккинг; г — Броукен-Бэнк; д — Индифэтигэбл; 6 — притоки газа в одиночных скважинах из ротлигендеса; 7 — притоки штейна); 5 — месторождения нефти: к — Жозефина (залежь в юрских отложениях); л — возможное продолжение этого же месторождения; л —Фотиэ (залежь в датских отложениях); н ~ Код (залежь в датских отложениях); о — Тор (залежь в датских отложениях); л —Западный Экофиск (залежь в датских отложениях); р —Экофиск (залежь в датских отложениях); 9 — притоки нефти в одиночных скважинах; Б — разрез через газовое месторождение Индифэтигэбл; Z—глинистые породы; 2 — песчаные породы; 3 — калийные соли; 4 — галит; 5 — ангидриты; 6 — доломиты; 7 — известняки; 8 — залежи газа. В—разрез через газовое месторождение Уэст-Сойл; Г —разрез через газовое месторождение Лемэн; Д — разрез через газовое месторождение Гронинген (Нидерланды).
з — Хьютт;
газа в одиночных скважинах из нижнего триаса (бунтзанд-
соляных штоков имеют простирание, почти перпендикулярное границе самого соляного тела (рис. 20). Как показывают наблюдения в шахтах, проведенных в соляных штоках, в последних нет ни разрывов и смещений по ним, нет также и перекрещивания отдельных прослоев. Изучение микроструктуры соли показывает также вертикальную ориентировку кристаллов соли. Интересно, что в карнизах соляных штоков ориентировка кристаллов галита горизонтальная (С. А. Долгих, 1963; М. К. Калинко, 1953; R. Balk, 1949, 1953).
Следующая особенность структуры соляных тел — это наличие карнизов, различных выступов (оверхендов). Типичный пример двухкарнизного соляного штока приведен на рис. 18.
Рис. 18. Разрез через соляной шток купола Венхауз, ФРГ (ino W. G. Gussow, 1968).
1 — нижнетреТичные; 2— верхний мел; 3—альб; 4 — баррем и готерив; 5 — валендис; 6 — велден; 7 — лейас (?);8 —
верхний триас; 9 — средний триас; 10 — нижний триас; 11 — соль цехштейна; 12 — кепрок.
Характеристика соляных тел будет неполной, если не отметить развитие своеобразных образований — кепроков, прикрывающих, а иногда и окружающих эти тела. Кепрок встречается далеко не во всех соляных куполах того или иного региона. Так, рассматривая данные, приведенные Г. Марреем (G. Murrey, 1966) по соляным штокам куполов Мексиканской впадины, нетрудно заключить, что соляные тела, имеющие более или менее плоскую поверхность, как правило, имеют кепрок. В то же время соляные купола клиновидной формы или с неправильной верхней поверхностью обычно характеризуются отсутствием кепрока.
Следует различать собственно кепрок и брекчированные породы боковых контактов. Собственно кепроки куполов состоят из нарушенных, но крупных глыб пород, залегающих непосредственно над солью. Нередко это хорошо доказывается фаунистически. В меньшей степени в кепроке содержатся обломки пород из более молодых стратиграфических комплексов. Что касается брекчии боко-
fl)
Рис. 19. Разрезы через крипто- и полудиапировые соляные штоки Среднеевропейского соленосного бассейна (по F. Lotze, 1938). . .
А — северо-западная шахта; Б — шахта Хилдешейн; Bg — выработки шахты; кп, кт и к ц —верхняя,, средняя и нижняя части верхнего триаса; mQ,mm^ шм — верхняя, средняя и нижняя части среднего триаса; sQ, sm , su — верхняя, средняя и нижняя части, нижнего триаса; Na — прослой соли в s0; верхняя пермь (цехштейн): Naj2 —самая «молодая» соль; RT — красные соляные глины; Kj , Ка — залежи калийных солей («молодых» и «Древних»); Naj{ — «молодая» соль; ТА—главный ангидрит; Naa — древняя соль; Bg — шахты.
Рис. 20. Простирание прослоев «ых штоков.Рис. 20. Простирание прослоев «ых штоков.соли внутри соля-соли внутри соля-(по F. Lotze, 1938); калийные соли; 3 —(по F. Lotze, 1938); калийные соли; 3 —
Рис. 20. Простирание прослоев «ых штоков.
Рис. 20. Простирание прослоев «ых штоков.
соли внутри соля-
соли внутри соля-
(по F. Lotze, 1938); калийные соли; 3 —
(по F. Lotze, 1938); калийные соли; 3 —
а —шахта Ридель, глубина 650 м * «древняя» соль; 2 — «древние» СОЛЬ:«молодые» калийные соли-T-KDaZ
ные соляные глины и пигматитообразные ангидриты- б—В соляном штоке Нордвик (по М. К. Калинко^.
вых конктактов, то обычно в ней превалируют обломки боковых пород, нередко залегающих на том же гипсометрическом уровне, а также обломки инородных включений, содержащихся в соли (М. К. Калинко, 1959).
Следует отметить наличие кепрока над соляными штоками, расположенными в пределах абиссальной (глубина свыше 3500 м) части Мексиканского залива. При этом, как установлено, купол развивался в абиссальных условиях, образуя лишь небольшую возвышенность на дне моря, в пределах которой значительно уменьшается мощность покрывающих плиоценовых отложений и становится более грубым их состав (рис. 21).
По представлениям многих исследователей, под каждой соляной структурой располагаются разломы. По этой причине на геологических разрезах через соляные структуры под последними изображали разрывные нарушения. Однако чем больше разведываются подсолевые отложения, тем реже под соляными структурами выявляются разрывные нарушения. Очень интересные данные были получены при разведке на нефть и газ в Северном море (рис. 17). Подобная картина наблюдается и на криптодиапировых соляных структурах, образующихся на сравнительно небольшой глубине (рис. 22).
Мало того, встречаются случаи, когда соляной криптодиапир формируется в зоне спокойного залегания пород, в то время как вблизи разрывного нарушения соль залегает нормально (рис. 23).
Классификация соляных структур не должна противоречить общей классификации структур. Очевидно, целесообразно, чтобы количественные показатели для структур сходных типов были одинаковыми. Эго касается в первую очередь показателей для структур
Рис. 22.
1 — соль;
Разрез через Термень-Елгинский массив и Кинзебулатово Ю. А. Косыгина,
2 — сульфатные породы;
3 — известняки;
4 — песчано-глинистые
в Предуральском прогибе (по А. 1960).
А. Богданову
ИЗ
породы; 5 — глины; 6 — рифовые известняки;
7 — брекчии.
to S
к to
к СО to ГО
to la
to
Sa to
to
к=
о Sa to to E x
о
to о СР
-1 о
о to ГР
Sa to ro 2 to
«
S О to о
ГО
я о 8
to
га-е
Sa S
со ел
го
о ох Sa to
о
СР
3 н
со ГР
о
2
S
0X^1 § ?
to to
to d s to
Е
to ГР >3 о ►5 я
X
ro О Sa to to
E
to , ox g er E ro
Д о
g ro
TD ГО
a T5 to аз ro g
о О
to co
to ro E s
to Ох о
Ох
to E to в
to to to
a о s
a
CD
о Sa to to E
to
Ж
Sa to §
to to
s
to ro
E ro a я a Ж
to Co
3 я to
a E I g to a a ro s
o Sa to
to to ro
E
to о
о "О E го
X to T5 to to
В. А. Сельский, 1936), то теперь их количество достигает 20. За убежом типичные соляные структуры в то время были известны ишь в четырех странах, теперь же они выявлены на территории 9 стран, а также в 18 акваториях.
Поскольку основным критерием правильности любой гипотезы роисхождения соляных структур является соответствие ее геоло- ическим данным, следует сперва рассмотреть основные закономер- ости распространения этих структур.
Еще 20 лет назад Ю. А. Косыгиным (1950) была предпринята опытка выявить закономерности распространения соляных струк-
Рис. 23. Разрез через Предпиренейский передовой прогиб (по R. BrunkmanH at all, 1968).
/ — соленосная толща триаса; 2 — юра — нижний мел; 3 — верхний мел; 4 — третичные.
Ф в пределах платформы и геосинклиналей. Автор установил, что :ть формы, типичные для каждого из этих геоструктурных соору- ений, но некоторые группы соляных структур развиты как в плат- эрменных, так и геосинклинальных областях. Затем многие иссле- )ватели, описывая .соляные структуры тех или иных областей, шссифицировали их по различным признакам и прослеживали юпространение структур в разных солянокупольных областях.
В отличие от указанных авторов мы попытаемся рассмотреть шпространение выявленных групп, типов и видов соляных струк- р во всех соленосных бассейнах, исходя из того, что отсутствие которых групп структур в бассейнах определенных типов может кже давать дополнительную информацию, помогающую решению юблемы их генезиса.
В табл. 7 и на рис. 24 отражены данные о распространении со- [ных структур во всех известных соленосных бассейнах. К сожалело, эти данные не отличаются необходимой полнотой по двум при-
К л ассн фи каци онны е признаки
Структуры второго порядка (более 10 км в поперечнике}
Структуры третьего порядка (от 1 до 10 км в поперечнике)
Структуры четвертого порядка (менее 1 км в поперечнике)
соляных тел '
вмещающих пород
соляных тел
вмещающих пород
соляных тел
вмещающих пород
I. По форме в плане
Изометрические
Анизометрические
Мегамассивы
Соляные своды
Подушки, полуштоки, штоки
Соляные купола
Подушечки, шточки
Куполки
а) вытянутые
Гряды
Соляные валы
То же
Галоантиклинали
Ядрышки
Галоантикли-
б) неправильные II. По степени диапи- ризма
—
Соляные поднятия
Ядра
Галоподнятия
>
нальки
Галоструктурки
11. Непрорываю
Криптодиапи
Зависит от фор
Крнптодиапи-
Зависит от формы
Криптодиапи
Зависит от формы
щие
ровые
мы в плане
ровые
в плане
ровые
в плане
2. Прорывающие частично
Полудиапиро- вые
То же
Полудиапиро- вые
То же
Полудиапиро- вые
То же
3. Прорывающие полностью
Диапировые
»
Диапировые
»
Диапировые
»
4. Прорывающие по разлому 1 III. По отношению к дневной поверхности
Псевдодиапи- ровые
Псевдодиапиров ые
>
Псевдодиапиров ые
»
1. Выходящие на поверхность
Открытые
»
Открытые
»
Открытые
»
2. Прикрытые новейшими образованиями
IV. По форме в вертикальном разрезе
1. По общей конфигурации
Закрытые
»
Закрытые
>
Закрытые
»
а) прямые
Нормальные
»
Нормальные
»
Нормальные
»
б) суживающиеся кверху
Клиновидные
>
Клиновидные, Конусовидные
»
Не встречаются
>
Общая классификация соляных структур
Таблица 6
•в) с пережимами
Двуклин овид- ные
Зависит от формы в плане
Веретенообразные двукли-
Зависит от формы в плане
Не встречаются
Зависит от формы в плане
(2. По форме кровли
повидные
То же
То же
а) нормальные
Нормальные
Не 'встречаются
Нормальные
То же
б) с навесом с
Однойарниз н ые
То же
Однокарнизные
»
»
»
одной стороны
в) с навесом с
Двукарнизные
»
Двукарнизные
»
»
»
двух сторон
Грибовидные, поликарнизные
г) с навесом по всему периметру
Не встречаются
»
>
»
>
V. По соотношению с подстилающими породами
1. Над антиклиналями
Надоводовые
Надантикли- нальные
>
»
»
а) над сводом
»
»
Подюводовые
>
»
»
б) над периклиналью
»
»
Надперикли- нальные
>
»
в) над крылом
»
»
Подкрыльевые
>
>
>
2, Над синклиналью
Надсинклинальные
»
Надсинклинальные
>
»
>
&, Над моноклиналью
Надмонокли- нальные
»
Надмоноклинальные
>
»
>
4. Над горизонтально залегающими по-
Надантиклм- нальные
Надантикли- нальные
>
>
>
родами
б. Над разломами
Надразломные
»
Надразломные
>
>
»
1 Соль выжимается1 Соль выжимаетсяпо разлому без изменения условий залегания перекрывающих пород.
1 Соль выжимается
1 Соль выжимается
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
Ч , х Ж 5 о 5 м
ч и а—« С ди ё
ii ill
S"3 х-о s SE”§
Мегаструктуры
Локальные структуры
Особенности нефтегазоносности
2
3
4
5
6
7
8
9
Номер на рис. 24
Распространение соляных структур в соленосных бассейнах мира и их нефтегазоносность
Таблица 7
Пре
> т е р
0 3 О й
. 1
Ам ад нус (Австралия)
Внутриплатформен- ная впадина
200—
1000
0,2
2
Не изучены
Выявлено четыре диапира
Газ в подсолевых отложениях не выяв
2
Соляной кряж
Геосинк лин ал ьн ая впадина
40
0,01
Ю(?)
Не выявлены .
Не выявлены
лены
;3
Персидско- Иранский
Краевая платформенная впадина
230
0,5
К
12(7)
е м б
Не выявлены
р и й
Развиты диапировые купола с современными штоками
Залежи нефти в надсолевых отложениях. Соленооные и нижележащие отложения не разведаны
4
Иркутске - Ленский
Краевой прогиб
1125
2,1
7
Криптодиапировые, связанные со структурами второго порядка
Криптодиапировые на структурах второго порядка
Залежи нефти в подсолевых отложениях, мелкие залежи газа в подсолевых отложениях
5
Сант-Висент (Австралия)
Краевой прогиб
10
0,1
Нет
данных
Нет
Нет
Нет
6
Персидский. Залив, серия Хор- муз
То же
220
0,5
11
Не выявлены
Диапировые купола (1’70) с совершенными штоками
Залежи нефти и га- , за в пэдсолевых отложениях. Соленосные и более древние породы не разведаны
Силур
7
Гуронский
Внутрип л а тформ ен -
25
1,5
ная впадина
8
Мичиганский
То же
100
0,3
9
Цинцинатский
•
96
0,2
10
свод Аппалачский
Предгорный прогиб
130
0,1
11
Припятский
Вн у трипл атформен -
35
1,9
пая впадина
12
Донбасс и ДДВ
То же
50
0,5
13
Хатангский
Краевая впадина
125
0,25
14
Илийский
Межгорная впадина
5
0,2
15
Западно-Канадский
Краевая впадина
675
0,2
16
Московско-
В н у трип л атформен-
54
0,03
со
Тульский
ная впадина
3
То же
То же
Залежи нефти под
»
»
солью и над солью То же
»
Криптодиапиро-
»
2 Не выявлены
Не выявлены
Не выявлены
вые
Девон
3
Криптодиапиро-
В центральной ча
Залежи нефти в под
7
вые» вдоль разломов
В ДДВ криптоди
сти, как правило, полудиапировые, редко диапировые образования верхней соленооной толщи-
В ДДВ полудиа-
солевых и межсолевых отложениях. Признаки нефти в надсолевых отложениях
В ДДВ залежи нефти:
10
апировые и адрав - ломные. В Донбассе не выявлены
Диапировые над
пировые и диапировые, изометрич- ные и анивомет- ричные. В Донбассе отсутствуют Диапировые над
в подсолевых, и над-, солевых отложениях, В Донбассе залежи отсутствуют
Небольшие залежи
3
разломами
Не выявлены
антиклинальными складками
Не выявлены
нефти в надсолевых отложениях. Соленосные и подоолевые не разведаны.
Не выявлены
3
Не наблюдаются
Не наблюдаются
Нефть в подсолевых,.
1
Нет
Нет
надсолевых и межсолевых отложениях Не выявлены
5^
о" К»
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
J3 н . - =t и ЕВ 5 СО О X X isis
Я Я ’ С с^сис
gx аз £ |х
§ *
х ” s х х а « о 3 и * а^Ф s
Мегасгруктуры
Локальные структуры
Особенности нефтегазоносности
1
2
3
4
5
6
7
8
9
17
Тувинский
Межгорная впадина
5
0,3
2
Не выявлены
Не выявлены
Не выявлены
18
Свердрупский
Внутрипл а тф орм ен -
245
0,3
12
Надвигав ые, воз-
Выявлено 40 дна-
То же
19
Сыктывкарский
пая впадина
можно криптодиапировые
пиров
То же
1
0,5
2
Не известны
Выявлен один ди-
»
20
21
Мичиганский .
Чуйский
»
Межгорная впадина
38
0,05
0,2
3
Не выявлены
апир
Не выявлены
Нефть и таз в- подсолевых отложениях
3
3
То же
Диапировые струк-
Залежи не разведаны
22
Памирский
То же
?
□
?
)>
туры (10)
Один -псевдодиа-
То же
пир
Кар
бон
23
Монтаны
Вн утрипл атформен -
84
0,44
2
»
Не выявлены
Нефть в подсол евых
24
Ная впадина
отложениях
Пар ад окский
Краевая впадина
29
0,51
4
Выявлено несколь-
Выявлено 10 ани-
Залежи нефти и газа
ко криптодиапиро-
зометрических
в подсолевых, надсо-
вых надваловых
надангиклиналь-
левых и соленосных
структур
иых криптодиапи-
отложениях
25
ровых структур и четыре изометрических диапира (в центре).
Брансуикский
Наложенная впадина
2
0,25
2
Не выявлены
Диапиры
Не выявлены
26
Кэнилигский
Краевая впадина
20
0,5
3
То же
Не выявлены
То же
27
(Австралия)
50
0,25
4
Средне амазон-
Внутриплатформен-
>
То же
»
ский
пая впадина
Заказ 1889
28
Донбасс иДДВ
Авлакоген
42
0,7
2
Не выявлены
Не выявлены
Небольшие газопро
29
Среднеевропей
ВнутрИ1платформен-
67
0,2
6
»
»
явления в соленосной толще, залежи нефти и газа под солью Залежи нефти в над
30
ский
Прикаспийский
ная впадина
Краевая впадина
1000
2
10
В периферических
Диапиры с совер
солевых отложениях
Залежи^нефти в над
31
Восточно-Рус
Краевой и передовой
500
0,14
2
частях диапировые, надразломные
Как правило, крип-
шенными штоками (более I1I3J00 куполов)
Криптодиапиро
солевых отложениях. Нефтегазопроявления в соли, подсолевые породы не разведаны Залежи нефти под
32
ский
Печоро- Камс
прогибы
То же
14
0,4
2
тодиапиры, надвигов ые
Криптодиапиро
вые, надаитикли- иальные, и самостоятельные Криптодиапиро
солью
Газопроявления в со
33
кий
Южно-Пред-
Передовой прогиб
54
0,5
2
вые, надваловые Крипто диапиро
вые, надваловые
Криптодиапиро-
леносной толще
В подсолевых отло
34
уральский
Сухоно-Выче-
Внутр «платформен
85
0,02
0,7
вые,, надвиговые
Не выявлены
вые, надийговые, анизометрические
Нет
жениях крупные залежи газа!. В надсолевых—мелкие залежи нефти и газа Не выявлены
35
ГОДСКИЙ
Среднеевро
ная впадина
Внутриплатформеи-
1200
0,5
Верхн 5
ий отдел
Надразломные
В центральной ча
Залежи газа в подео-
пейский
ная (впадина
диапировые, надантиклинальные и надсинклинальные крипто- или полудиапиры
сти диапировые, изометрические, реже анизометрические. В бортовых частях крипто- и полудиапиро- вые
левых отложениях, залежи нефти и газа •в соленосных толщах, залежи нефти в подсолевых отложениях
Пермь
Нижний отдел
Продо
л жение табл. 7
=1 и к 5
А
я ” -
Xs
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
а о к ¥
С &S.C
X S* за о Ч „ sea
5^|1 хю 5 х 00 ^^ Ч < 2 £ 8
1 Мегаструктуры
Локальные структуры
Особенности нефтегазоносности
1
2
3
4
5
6
7
8
- 9
36
Анадарский
Внутр ипл атформен -
15
0,1
2
Нет
Нет
Залежи нефти и газа
ная 'Впадина
120
0,1
в подсолевых отложениях
37
Канзасский
То же
2
»
»
То же
38
Пермский
Краевая впадина
550
0,7
2
»
»
Залежи нефти и газа
(США)
100
0,5
'5
в надсолевых, в под- солевых и соленосных отложениях
39
Восточно-Перу-
Передовой прогиб
Криптодиапиро-
Выявлено несколь-
Залежи нефти в под-
анский
43
вые, над валовые
ко диапиров
солевых отложениях
40
Оренбургский
То же
0,1
2
То же
Криптодиапировые
Залежи нефти и газа в подсолевых отложе-
НИЯХ
41
Тюрингский
Внутрипл атформен-
28
0,2
2
Нет
Нет
Нет
ная впадина
42
Предбалкан-
Краевая впадина
(?)
(?)
(?)
Не выявлены
Выявлен один ди-
Не выявлены
ский
Триас
апир
43
Западно-Среди-
Межгорная впадина
7
0,5(?)
2(?)
То же
Выявлены диапи-
Залежи не разведаны.
земномарский
ры в акватории
Возможны залежи нефти в надсолевых
0,2
отложениях
44
Восточно-Пе-
Предгорный прогиб
75
3
Не выявлены
Не выявлены
Не наблюдались
45
руанский Танзанийский
Краевая впадина
140
1,0
4
Криптодиапиры
Криптодиапиры
Не разведаны
46
Сенегальский
То же
190
0,5
6
Не изучены
Выявлено 10 диа-
То же
47
Алжирский
>
250
0,3
5
Известны полудиа-
Диапиры изомет-
Залежи таза и нефти
1
пиры надвалевые
рические
под солью, над солью и внутри соленосной толши
7 Заказ 1889
48
Предатласский
Передовой прогиб
590
0,3
3
Полудиапиры над- виговые
Полудиапиры
В надсолевых отложениях нефть и газ
49
Аквитанский
Краевая впадина
90
0,5
3
Выявлено 16 валов
В нейтральной части четыре изометрических диапира и ТО полудиапиров. На периферии приразломные псевдо- диапиры
В надвиговых отложениях залежи нефти. Солевые и подсолевые не разведаны
50
Восточно-Оре- д-иземном орский
Межгорная впадина
23
0,3
4
Нет
Нет
Не разведаны
51
Центрально- Германский
Внутриплатформен- ный грабенообразный прогиб
175
0,1
3
>
»
Залежи нефти и газа в цехштейне и в юре
52
Северо-Германский
Вн утр ипл атформен - ная впадина
146
0,03
4
Нет
Нет
Залежи нефти и газа в цехштейне и в юре
53
Лотарингский
То же
1
0,003
2
»
»
Нет
54
Сичуанокий
»
50
0,5
7
»
»
В соленосной толще и под ней залежи газа, выше залежей нефти
55
Западно-Пери- нейский
Межгорный прогиб
17
0,5
3
Не выявлены
В центральной части. диапиры, на периферии псевдо- диапиры
Не выявлены
56
Мексиканский
Краевая впадина
1825
1,6
10-12
На северо-запад
Анизометрические
Нефть и газ в надсо-
ной периферии 26 криптодиапировых вала
диапиры на периферии и изометрические в большей части впадин. Всего более 400 структур
левых отложениях, часто нефть в кепроке., Подсолевые не разведаны
57
Месопотамский
Краевой 'прогиб
60
0,5
4
Не выявлены
Полудиапировые
В толще эвапоритов и над ней залежи нефти,, ниже залежи газа
Юра
CO
Продолжение табл. 7
a s $A ° « X s
Соленосный
-бассейн
Геоструктурный тип бассейна
«os*
И
5
2 s s ^5“ xo щ S
2 r1 « o
Мегаструктуры
Локальные структуры
Особенности нефтегазоносности
1
2
3
4
6
7
8
9
58
Западно-Германский
Внутр ипл атформен - мая впадина
10
0,02
3
Нет
Нет
Залежи газа в подсолевых и надсолевых отложениях
59
Среднеазиатский
Краевая впадина
400
0,5
4
Криптодиалиро- вые, надвадовые и надразломные
Псевдодиапиры и надразломные диапиры
Залежи газа в надсолевых и подсолевых отложениях. Газопроявления в соленосной толще
60
Предкавказ- ский
Передовой прогиб
60
0,5
3
Нет
Нет
Залежи нефти в подсолевых отложениях и нефти и газа в над-- солевых
61
62
Закавказский
Южно-Аравий- окий
Межгорная впадина Краевая /впадина
1
270
0,2
0,1
4
1
»
Криптодиапиро- вые, надваловые
»
Известно два диапира
Не разведаны
63
Восточно-Перуанский
Передовой прогиб
50
0,3
3
Не выявлены
Не выявлены
Нефть в подсолевых отложениях
64
Колумбийский
Межгорная впадина
150
0,4
2
Нет
Нет
Залежи нефти в надсолевых отложениях
65
Эквадорский
Межгорная впадина
35
0,2
3
Нет
А е л
Нет
Залежи нефти в надсолевых отложениях
66
Усть-Кентский
Краевая впадина
45
0,6
1
Нет
Нет
Залежи нефти в над- солевых отложениях
67
Габонская
То же
97
0,3
3
Крип тодиапиро- вые, -надваловые
Диапиры изометрические и анизометрические
Залежи нефти .в надсолевых — кепроке
68
Амазонский
Краевая впадина
570
0,2
4
Нет
Нет
Залежи нефти в подсолевых и надсолевых;
69
Хунаньский
Краевая впадина
2
0,005
2
»
>
отложениях
Нет
70
Туркмено- Таджикский
То же
100
0,1
3
>
Залежи газа в лодсо- левых и нефти в над
71
Ангольский
Краевая впадина
38
0,3
3
Криптодиапиро
Известны три диа
солевых отложениях Нефть в надсолевых
вые, надваловые
пировых купола и
отложениях, гав и
несколько крипто-
конденсат внутри со
диапировых
лен осн ойтолщи,
72
Пред андийский
Передовой прогиб
86
0,06
3
Нет
Нет
нефть и газ под солью Залежи нефти в под
Перуанский
солевых отложениях
73
Межгорный прогиб
60
0,2
2
»
»
Нет
74
75
Алагоас
Краевая впадина
50
0,14
1
Не выявлены
Не выявлены
Залежи нефти и газа в надсолевых и подсолевых отложениях.. Есть битуминозные пачки, чередующиеся с солью
Предандийский
Передовой прогиб
215
0,05
2
Нет
Нет
Не выявлены
76
Внутриандий
Межгорный прогиб
120
0,02
1
»
»
Залежи нефти в под-
ский
солевых отложениях
Палеоген
77
Ренский
Вн утр итгл атформен -
3
0,3
2
Не выявлены
Не выявлены
Нефть в подсолевых
Кохант (Паки
-ный прогиб
отложениях
78
Краевая впадина
5
0,01
2
Нет
Нет
Залежи газа в под
стан)
стилающих отложениях
79
Нижнеэброс-
Предгорный прогиб
27
0,35
3
Не выявлены
Возможно есть
Залежи нефти в под
ский (Испания)
стилающих отложениях
80
Центрально-
Межгорные впадины
20
0,4
3
Криптодиалиро-
Псевдодиапиро-
Залежи нефти в под
иранские
вые надразломные
вые
стилающих соль отложениях
O.U <и X 5 » 2 " X х
Соленосный бассейн
Геоструктурный тип бассейна
5 и 5 5 « о х ^
3 ат-
22 се • С сца»«
И sei
Й^. «Ю (У х ^ ^ S ©
Мегаструктуры
Локальные структуры
Особенности нефтегазоносности
1
2
3
4
5
6
.7
8 .
9 .
Неоген
81
Красном орский
Грабенообраэный прогиб
460
0,7
4
Не выявлены
Не -выявлены
Не выявлены
82
Предкарпат- ские и Карпатские
Предгорные и межгорные 1вп ад-ины
62
1
5
Надваловые и над- разломные крипто- диапировые и диапировые
Диапиры в центре изометрические, в периферических частях анизометрические, надантиклинальные и надразломные
Залежи нефти и газа в подстилающих и покрывающих отложениях .
83
Цайдамский
Межгорная впадина
20
0,05
2
Нет
Нет
Залежи нефти и газа в подстилающих и покрывающих отложениях
84
Кучарский
Межгорный прогиб
3
0,015
2
»
»
Не разведаны
85
Грансильван- гкий
Межгорная впадина
17
0,5
4
Надваловые полудиапиры
На периферии анизометрические диапиры и криптодиапиры, надантиклинальные, -в центре изометрические диапиры
Залежи газа в надсолевых и подсолевых отложениях
86
^ертвоморский
Грабенообразная впадина
1
2,0
4
Не выявлены
Не -выявлены
В Суэцком грабене в подсолевых отложениях залежи нефти
87
Среднеэброс- ский (Испания)
Предгорный прогиб
23
0,2
3
Нет
Нет
Нет
88
Мадридский
Внутрипл атформен - ная впадина
7
0,1
1
»
>
»
Продолжение табл. 7
39
Месопотамский
Краевой прогиб
200
0,3
3
Псевдо- и крипто - диапировые надантиклинальные и н адсинклин альные
Псевдо- и криптодиапировые надантиклинальные и надсинклинальные
Залежи нефти. в подсолевых отложениях, редко в соленосных отложениях
90
Центр ал ьно- иранские
Межгорные впадины
55
0,2
4
Криптодиапировые и псевдо диапировые
Крипто- и псевдо- диапировые надантиклинальные и надсинклинальв ые (50 куполов)
Залежи нефти в подсолевых отложениях, признаки нефти в соленосных отложениях
91
Восточно-Чилийский
Межгорная впадина
2
0,05
2
Нет
Нет
Нет
92
Чульадироний
Межгорный прогиб
2
0,05
1
,»
»
93
Ферганский
Межгорная впадина
2
0,35
Со
2
•врем
,».
е в в ы е
/»
Залежи нефти в подсолевых отложениях
94
Эфиопский
В'нутриплатформен- ная впадина
1 2
0,5
1
Нет
Нет .
Нет
Примечание. Кроме перечисленных, выявлены возможно солянокупольные области под дном акваторий Северной Атлантики: При- лабрадоская (95), Южно-Грэнд-Бэнкская (96), Сомская (97), Припортугальская (98), Примароканская (99), Западно-Бискайская (100), Рок- ская, или Прннрландская (101) и Северо-Зеленомысская (102), Прииспанская (103) и Приитальянская (104). Возраст соленосных толщ не известен. Возможно часть диапиров связана не с солью, а с магматиче сними породами.
во
чинам. Во-первых, в некоторых соленосных бассейнах, особенно расположенных в акваториях или в высокоширотных областях, соляные структуры установлены только геофизическими методами. Во-вторых, на карте мелкого масштаба, а также в таблице трудно показать все многообразие соляных структур, выявленных в хорошо изученных регионах. Каждому из таких регионов посвящены крупные монографии, в которых описаны почти все известные соляные структуры (Г. Е.=А. Айзенштадт и др., 1963, 1967; В. И. Ки- тык, 1964 и т. д.). Соляные структуры многих регионов описаны в монографиях Ю. А. Косыгина (1950, 1960).
Рис. 25. Количество соленосных бассейнов разных циклов тектогенеза, содержащих соляные структуры.
/ — платформенных впадин; 2 — краевых впадин; 3 — передовых прогибов; 4 — межгорных впадин.
Не во всех соленосных бассейнах развиты соляные структуры. Из 102 бассейнов, 12 из которых расположены над более древними (три наличии нескольких соленосных толщ, относящихся к различным эпохам или периодам), соляные структуры достоверно установлены в 47 и возможны в одном бассейне табл. 7 (рис. 24).
Бассейны, в которых отсутствуют соляные структуры, характеризуются в большинстве случаев малой мощностью соленосной толщи или малой глубиной ее залегания.
Однако довольно часты исключения. Так, нет соляных структур в Западно-Канадском, Пермском (США), Сычуанском и других бассейнах, в которых и мощности соленосных толщ и глубины их залегания такие же, как и в бассейнах, характеризующихся наличием соляных структур.
Как видно из табл. 7, соляные структуры развиты в соленосных бассейнах всех геоСтруктурных типов. Однако распространение их во впадинах одного и того же типа, но различного возраста не одинаково (рис. 25). Так, во внутриплатформенных впадинах количество соленосных бассейнов, в которых развиты соляные структуры, 88
от кембрия до перми возрастает, достигая в последней максимума, затем снижается в неогене до нуля. Распространение соляных структур в межгорных впадинах различного возраста несколько иное. Они отсутствуют в каледонских сооружениях, не часто встречаются во впадинах герцинского и мезозойского циклов и чаще наблюдаются во впадинах альпийского цикла. Примерно таков же характер распространения1 соляных структур в передовых и предгорных прогибах. Наконец, наиболее часто развиты соляные структуры в краевых впадинах мезозойского возраста. При этом общий характер кривой распределения такой же, как и для внутриплат- форменных впадин.
Характер структур в соленосных бассейнах не одинаков. В 35 бассейнах развиты диапировые, полу- и криптодиапировые соляные структуры, в 10 бассейнах встречаются только криптодиапировые структуры, в 1 бассейне — полудиапировые, в 1 бассейне — криптодиапировые и, наконец, в 1 'бассейне наличие диапиров предполагается, но достоверно не установлено.
По характеру распространения структур все известные соленое- ные бассейны можно дифференцировать на группы, подгруппы и типы (табл. 8). К труппе криптодиапирогенных соленосных бассейнов
Таблица 8
Классификация соленосных бассейнов по характеру развитых в них соляных структур
Группа
Подгруппа
Типы
I Адиапирогенные
II Крнптодиа1пироген- ные
III Диапирогенные
Не диффере
L. Полнодиапирогенные
2. Полудианирогенные
нцируются
Солянокупольные
Галоантиклинальные
Дйсклазотен'ные
нужно отнести Иркутско-Ленский, ряд Центрально-Иранских бассейнов (Кумский и др.), Танзанийский, Оренбургский и др. Группу диапирогенных (бассейнов можно дифференцировать на подгруппы, характеризующиеся преимущественным развитием изометрических и анизометрических диапиров. Примерами диапирогенных бассейнов с развитием изометрических диапиров являются Мексиканский, Западно-Европейский и Прикаспийский. Примерами диапирогенных бассейнов с преобладанием анизометрических диапиров являются Предкарпатокий (Румынский), Днепровско-Донецкий, Хатанг- ский и др.
Наконец, большой интерес представляет распределение соляных структур внутри впадин и связь их с разломами. В ряде впадин наблюдается изменение типов соляных структур по мере продвижения от «бортов к центриклинали. Так, в Западно-Пиренейском бассейне типичные диапиры развиваются только в самой погруженной части впадины; на бортах впадины, несмотря на наличие разломов, развиты лишь псевдодиапиры.
Глава VIII
Гипотезы образования соляных структур
За более чем вековую историю изучения соляных структур было предложено много гипотез их образования. Часть их не подтвердилась новыми данными и была забыта. В последние годы некоторые авторы пытаются возродить гипотезу о глубинном происхождении соляных куполов, выдавая ее за свои новейшие достижения (Н. А. Кудрявцев, 1966, и др.). Между тем предположение о вулканическом образовании соляных куполов впервые было сделано еще в 1857 г. американским геологом Зомасси после осмотра соляного купола «Пять островов», расположенного в Примексиканской впадине, затем в 1904 г. его пытались обосновать Ю. Кост- и Л. Хэгер, а в 1920 г. возродил И. Голье (Е. Coste, 1904; С. Hager, 1904).
Следует, однако, отметить, что в середине прошлого и даже в начале настоящего века создание таких гипотез было вполне закономерным, поскольку тогда все непонятные процессы, аналоги которых не были известны в современных условиях, связывали с поступлением веществ с глубины. Приходится удивляться, что эти представления возрождаются теперь, когда несоизмеримо возросла информация о соленосных толщах и солянокупольных структурах.
По существу эти предположения ничем не обосновываются. Обычно аргументы в пользу глубинного происхождения соляных куполов имеют негативный характер. Авторы их доказывают несостоятельность существующих представлений о механизме и условиях образования этих структур. Но недостаточная обоснованность одного предположения отнюдь не означает правильность противоположной точки зрения. Так, существовавшие в 30—40-х годах настоящего столетия представления об условиях образования углеводородов только при высоких температурах как будто бы противоречили теории органического происхождения нефти, но из этого не следует, что было бы более правильным предположение о неорг ганическом происхождении нефти. Достаточно было применить новые методы исследования, как оказалось, что углеводороды из органического вещества образуются при температурах, существующих в верхней части земной коры (М. К. Калинко, 1968). Каждая гипотеза, каждое предположение должны аргументироваться в первую очередь позитивными аргументами на современном уровне разработки теоретических вопросов. Указанные предположения о глубин-
да
ном (происхождении соляных куполов не имеют позитивных аргументов, не соответствуют современному уровню разработки теоретических вопросов. Они находятся в противоречии с комплексом геолого-геофизических данных.
Выше была показана несостоятельность представлений о глубинном происхождении соленосных толщ. В свете этого важно отметить, что соляные купола развиты только в тех регионах, где имеются соленосные толщи, причем площадь распространения соляных куполов всегда меньше площади распространения таких толщ.
Если бы соляные купола были связаны с поступлением веществ из глубоких частей земной коры или из мантии, то их распространение контролировалось бы зонами поступления этих веществ с глубины и коррелировалось с распространением других веществ, явно глубинного происхождения.
В последние десятилетия в литературе обычно обсуждают лишь две группы гипотез. Первая группа гипотез, предложенная рядом исследователей еще в 1917—1918 гг. и затем развивавшаяся другими учеными, начиная с ЗО-х годов настоящего столетия, заключается в следующем. При действии тангенциальных сил, вызывающих образование складок в осадочном чехле, соль в силу своей пластичности выжимается в вышележащие породы. При этом, по мнению одних исследователей (Г. Штилле, М, Мразек, В. А. Руженцев и др.), выжимание происходит на сводах антиклиналей, по мнению других, соль из антиклинальных зон выжимается в синклинальные зоны и из последних в вышележащие осадки, образуя купола (И. Г. Пермяков и др.).
Пожалуй, наиболее распространенной и наиболее признанной является общеизвестная гравитационная гипотеза образования соляных структур, которая изложена во многих работах (Ю. А. Косыгин, 1960; В. И. Китык, 1962; Ж. Гогель, 1’969, и др.). Обоснованием этой гипотезы, как известно, являются следующие аргументы:
меньшая плотность соли по сравнению с вмещающими породами;
способность соли к пластической деформации при больших температурах и давлениях;
отсутствие определенной ориентировки в распространении соляных структур и связи их с региональной тектоникой, вследствие чего деформацию соляных толщ стали именовать «галокинезом» (Trusheim, 1958);
результаты моделирования процессов движения пластичных веществ, имитирующих образование соляных структур (L. Nettleton, 1934; Т. Д. Паркер и А. Н. Мак-Доуэлл, 1957; А. М. Сычева-Михайлова, 1969, и др.).
Однако детальные исследования механизма образования диапиров приводят почти всех исследователей к выводу о том, что статической нагрузки недостаточно для начала движения соли, нужен начальный импульс. В этом вопросе мнения различных авторов расходятся. Одни считают, что начальный импульс дают тектони-
ческие движения, складчатые или колебательные по разломам, по мнению других, на рост куполов влияет даже лунное притяжение, третьи видят причину начала роста в неровностях кровли или подошвы соли и т. д. Но все варианты указанной гипотезы находятся в .противоречии с рядом особенностей распространения и строения совершенных соляных структур.
Необходим градиент давлений внутри соляного пласта, который может возникнуть только в результате либо депрессий в нем, либо, наоборот, воздыманий. В действительности в большинстве солянокупольных областей таких условий нет.
Соляные структуры развиты и в тех регионах, в которых средневзвешенный объемный вес соленосной толщи почти не отличается от средневзвешенного объемного веса надсолевых отложений (Припятская, Прикаспийская и Мексиканская впадины). Очевидно, в условиях нормального залегания соленосных толщ, когда в них еще не разорваны прослои ангидритов и терригенных пород, средневзвешенный объемный вес этой толщи не так уж сильно отличается от объемного веса вышележащих толщ. В тех же регионах, в которых покрывающая толща осадков состоит из карбонатных пород, имеющих плотность, значительно превышающую плотность соли, диапировые соляные структуры почти не встречаются (Иркутско-Ленский бассейн).
При наличии двух соленосных толщ иногда нижняя толща, залегающая на больших глубинах, не участвует в образовании диапиров, в то время как верхняя образует последние (например, в Припятской впадине, Иркутском амфитеатре и др.). В условиях соляных валов или антиклиналей, т. е. там, где имеются наибольшие градиенты давлений, редко образуются диапировые соляные структуры.
Ни на темп роста, ни на количество соляных куполов не оказывает влияние изменение мощности покрывающих отложений, что хорошо видно на примере соляных куполов, развитых в различных батиметрических участках дна Мексиканского залива, где мощность покрывающих осадков меняется более чем на 3600 м, а плотность распространения соляных куполов и темп их роста более или менее одинаковы как на суше, так и во всех батиметрических зонах залива.
В соляных штоках, имеющих в плане анизометрические формы, простирание прослоев соли перпендикулярно простиранию этого штока.
В пределах одного и того же региона встречаются соляные штоки, кровли которых расположены на различных глубинах.
По расчетам ряда исследователей восходящее движение соли на многих куполах Прикаспийской впадины началось при достижении соляным пластом глубины 1000 м (Г. Е.-А. Айзенштадт, 1958, и др.). В пределах этой же впадины, где соль в настоящее время залегает на глубинах 1000—1500 м, никаких соляных структур не наблюдается.
Ж- Гогель (1969) считает, что подток соли к куполу возможен только с расстояния, приблизительно равного первоначальной мощности пласта, и что процесс роста купола ускоряющийся. Стало быть, в пределах районов, в которых соль имеет постоянную мощность, следует ожидать примерно одинаковых по размеру соляных куполов и все они должны быть прорванными. В действительности это не так. Особенно наглядно подобное несоответствие на примерах Припятской впадины и Иркутского амфитеатра.
Некоторые исследователи считают, что названных противоречий нет в выдвинутой ими тектонической гипотезе образования соляных куполов (В. И. Китык, 1963; М. В. Горфункель, 1967, и др.). Согласно этой гипотезе блоковые движения фундамента по разломам грансформируются в движения соли, которая и образует соответ- зтвующие соляные тела. В качестве доказательств, подтверждающих данную гипотезу, приводят, во-первых, широкое развитие раз- iomob в фундаменте, во-вторых, необходимость перетоков соли при гаких подвижках и, в-третьих, плотность ориентировки разрывных нарушений (М. В. Горфункель, 1967). Мы отрицаем возможности образования в условиях подвижек фундамента соляных структур, но приведенные выше аргументы вызывают серьезные возражения. 3 самом деле, разломы фундамента, как правило, анизотропны, ммеют определенную ориентировку и, если с ними связаны нарушения в залегании осадочного покрова, то, как правило, также харак- геризуются анизотропией (рифовые впадины, валы, мегафлексуры I т. д.). Там, где достоверно установлены разломы в фундаменте, 'ам, при наличии соленосной толщи в разрезе, развиваются соляные структуры анизометрического типа. Кроме того, если бы диа- шровые соляные структуры были генетически связаны с разломали в фундаменте, то существовала бы количественная связь между ними. Поскольку количество разломов увеличивается к бортам шадин, максимальная плотность соляных структур отмечалась бы ia бортах впадин. В действительности подобных закономерностей ie наблюдается, что наглядно видно на примере Мексиканского за- шва, где крупные разломы (Сисгби и Кампече) расположены па- >аллельно и перпендикулярно зонам распространения соляных ку- юлов и никак не отражаются ни на плотности последних, ни даже ia их ориентировке.
Наконец, нельзя признать достаточно убедительными и закономерности в распределении и ориентировке разрывов в соляных ку- юлах. В самом деле, разрывы в надсолевых отложениях, как при- нается всеми исследователями, генетически связаны с движениями масс соли. Если это так, то ориентировка таких разрывов во многом (но не целиком) зависит от ориентировки трещин, имев- пихся в породах до начала движения соли.
В то же время установлено, что на платформах в зонах отсутст- ия локальных структур наиболее широким распространением поль- уются трещины, имеющие простирание, диагональное по отноше- шю к широтам и долготам (П. С. Воронов, 1968, и др.). Не вдава-
ясь в причины подобного явления, отметим, что слабые пики в ориентировке разрывных нарушений на соляных куполах Прикаспийской впадины, выявленные М. В. Горфункелем (1967), как раз совпадают с указанными направлениями.
В несколько ином варианте гравитационную гипотезу пытается обосновать У. Гассоу (W. Gussow, 1968), который, учитывая уменьшение плотности соли с увеличением температуры, считает, что при температурах, существующих на глубинах залегания соляных пластов, должен развиваться рост соляных тел. Этот процесс очень быстрый, катастрофический в геологическом масштабе времени.
Однако и это объяснение находится в противоречии с фактическим материалом. Во-первых, в таком случае при наличии двух соленосных толщ в строении соляных структур должны были бы принимать участие в начале нижняя толща, а затем и верхняя. В действительности, как отмечалось, в некоторых случаях (например, в Припятском грабене) нижняя толща залегает нормально, а верхняя образует соляные штоки. Во-вторых, в мощных соленосных толщах рост штоков должен был начинаться снизу, и в нижней части деформация должна быть максимальной. В действительности нижняя часть соленосной толщи остается наименее деформированной. В-третьих, при прочих равных условиях интенсивность соляной тектоники должна быть связана с геотермическим градиентом. Между тем, в зонах с повышенным градиентом нередко соляные структуры отсутствуют полностью (Предкавказье) или почти полностью (Туранская плита), в то время как в зонах пониженного геотермического градиента они широко развиты. В этом отношении показателен пример сопоставления Припятского грабена и Днепровско-Донецкой впадины. В-четвертых, как следует из работ Г. Е.-А. Айзенштадта (1959), соляные купола, например в Прикаспийской впадине, начали расти всего лишь при глубине залегания соли в 1000 м.
Наконец, в-пятых, следует учитывать, что соляные купола не являются единственным типом диапировых структур. Как известно, ядра диапировых структур могут быть сложены глинами, ангидритами и магматическими породами. Причиной образования таких структур не могут быть гравитационные силы.
Заканчивая обзор существующих гипотез образования соляных структур, нельзя не обратить внимания на некоторые противоречия между наблюдаемыми фактами и теоретическими исходными позициями построения этих гипотез. С одной стороны, весь комплекс современных геологических данных свидетельствует о том, что массы соли в земной коре могут самостоятельно перемещаться в горизонтальном и восходящем направлениях, что собственно и послужило причиной выделения галокинеза, как самостоятельного вида тектонических движений. С другой, — гравитационные силы, обусловленные разностью плотностей, недостаточны для того, чтобы вызвать такое движение соли в толщах вмещающих пород. Тек- 94
тонические силы, действующие одновременно на весь осадочный чехол, также не могут вызвать самостоятельных движений соли.
Невольно напрашивается вывод о том, что в земной коре в определенных условиях возникают силы, которые непосредственно не связаны с тектоническими движениями.
Если это так, то подобные силы должны возникать внутри са,- мих соленосных толщ.
Глава IX
Физические свойства пород, слагающих соленосные толщи, и силы, действующие внутри них
Физические свойства соли существенно отличаются от свойств других горных пород. Довольно полная сводка последних данных о физико-механических свойствах соляных пород опубликована У. Гассоу (W. Gussow, 1968).
При анализе всех процессов, протекающих в соленосных толщах, необходимо учитывать, во-первых, что, хотя эти толщи сложены преимущественно солями, в их строении принимают участие и другие породы, отличающиеся по своим физическим свойствам. Во- вторых, помимо физико-механических следует учитывать также свойства пород по отношению к флюидам. К сожалению, информация об этих свойствах соли и пород, участвующих в строении соленосной толщи, недостаточна. Данные о пористости пород приведены в табл. 9.
Таблица 9
Пористость пород, слагающих соленосные толщи, %
Порода, месторождение
Пористость
Автор, год
Соль каменная, Старобинское
Соль гранатка, Баскунчакское Соль, Солигорское, глубина 13184,5 м То же,глубина. 522,9 м
»»527,6»
»»548^0»
»/»561,0»
Сильвинит, Старобинское
Известняк глинистый, Старобинское
Известняк, Солигорское
Доломит глинистый, Старобинское
Доломит, Солигорское
Глина»
Алевролит>
Ангидрит»
1,0 14,0—35,0
4,1
3,7
3,7
1,0
4,2
1,0
22,0
1,5—15,0
11,0
3,0-20,0 90,0—40,0 5,0—22,0 3,0-7,0
|Ю. П. Шокин, Я964 Ю. П. Шокин, /Ц9621 ;А. А. Атрашкевич, 1962
Ю. П. Шокин, 1964
Как видно из. приведенных данных, каменная соль по сравнению с другими породами обладает наименьшей пористостью, она обыч-
но составляет 1—2%, редко больше. Пористость значительно уменьшается с увеличением геостатического давления, причем амплитуда этих изменений уменьшается с повышением температуры. Плотность соли с повышением уменьшается (от 2,16 г/см3 при температуре 23°С до 2,15 г/см3 при 70°С).
Данные о емкостных и фильтрационных свойствах солей приводят У. Офричт и К- Хауард (W. Aufricht and К. Howard, 1961). Пористость изученных 17 образцов соли из четырех шахт колеблется от 0,62 до 7,17%, причем наиболее высокие значения (в среднем 6,0%) характерны для соли из шахты, расположенной на острове Уикс в Луизиане, в остальных случаях средние значения пористости не превышают 1—2% (табл. 10).
Интересные данные были получены при определении проницаемости (табл. 10). Газопроницаемость сол^изменяется в широких
Таблица 10
Пористость и проницаемость калийной соли из рудников США и Канады (по W. R. Aufricht at all, 1961)
Рудник, штат
Средняя пористость, %
Проницаемость, мД
пределы изменения
средняя
Грэнд Силин, Техас . .
1,7(3)*
0.0008—0,015**
1,9(6)
Уиннфельд, Луизиана .
1,8(3)
0,13—4,5**
43,0(9)
Хатчинсон, Канзас . .
1,0(8)
0,2—9,2
5,7 (ФО)
Остров Уикс, Луизиана
6,0(31)
626—634
631,0(3)
Оджибуэй, Канада . .
17—40**
2,8(6)
* В скобках указано количество исследованных образцов.
** Образцы исследовались при сжимающем давлении 60 кгс/см2.
пределах — от 0,0001 до 795 мД. При изменении сжимающего давления' до 56,2 кгм/см2 газопроницаемость почти во всех образцах снижается на 1—1,5 порядка (рис. 26). Наблюдается небольшое снижение газопроницаемости во времени, причем снижение тем более значительно, чем меньше проницаемость образцов. Характерно, что нефтепроницаемость существенно не отличается от газопроницаемости. Значительно сильнее уменьшается водопроницаемость во времени (рис. 27) и особенно при повышении сжимающего давления до 56,2 кгс/см2. Нередко проницаемость становилась менее 0,00001 мД. Образец, газопроницаемость которого была 1,07 мД, после насыщения рассолом имел проницаемость по отношению к рассолу 0,033 мД (через 176 ч). Неоднократное увеличение сжимающего давления до 350 кгс/см2 приводило к снижению проницаемости почти до нуля (рис. 27).
Рис. 26. Изменение проницаемости соли в зависимости от различных факторов по W. R. Aufricht at all, 1961:).Л — изменен-ие газопроницаемости в зависимости от сжимающего давления; Б — изменение водопроницаемости во времени (без сжимающего давления); В — изменение газо- и нефтепроницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: / — газопроницаемость (по азоту); 2 — нефтепроницаемосТь; г — изменение проницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: 1 — для азота; 2 — для нефти; 3 — для рассола; Д — изменение газопроницаемости во времени в зависимости от сжимающего давления: / —давление 56 кгс/см2; 2 — давление 350 кгс/см2.Рис. 26. Изменение проницаемости соли в зависимости от различных факторов по W. R. Aufricht at all, 1961:).Л — изменен-ие газопроницаемости в зависимости от сжимающего давления; Б — изменение водопроницаемости во времени (без сжимающего давления); В — изменение газо- и нефтепроницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: / — газопроницаемость (по азоту); 2 — нефтепроницаемосТь; г — изменение проницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: 1 — для азота; 2 — для нефти; 3 — для рассола; Д — изменение газопроницаемости во времени в зависимости от сжимающего давления: / —давление 56 кгс/см2; 2 — давление 350 кгс/см2.Авторы провели измерение проницаемости соли прямо в стенках выработок, нагнетая в них газолин под давлением 254—259 мм рт. ст. Проницаемость соли колебалась от 0 до 6 мД, в среднем составляя 0,3 мД. Интересно, что в течение 3 ч происходила замена газолина водой из соли.
Рис. 26. Изменение проницаемости соли в зависимости от различных факторов по W. R. Aufricht at all, 1961:).
Л — изменен-ие газопроницаемости в зависимости от сжимающего давления; Б — изменение водопроницаемости во времени (без сжимающего давления); В — изменение газо- и нефтепроницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: / — газопроницаемость (по азоту); 2 — нефтепроницаемосТь; г — изменение проницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: 1 — для азота; 2 — для нефти; 3 — для рассола; Д — изменение газопроницаемости во времени в зависимости от сжимающего давления: / —давление 56 кгс/см2; 2 — давление 350 кгс/см2.
Рис. 26. Изменение проницаемости соли в зависимости от различных факторов по W. R. Aufricht at all, 1961:).
Л — изменен-ие газопроницаемости в зависимости от сжимающего давления; Б — изменение водопроницаемости во времени (без сжимающего давления); В — изменение газо- и нефтепроницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: / — газопроницаемость (по азоту); 2 — нефтепроницаемосТь; г — изменение проницаемости во времени при сжимающем давлении 56 кгс/см2: 1 — для азота; 2 — для нефти; 3 — для рассола; Д — изменение газопроницаемости во времени в зависимости от сжимающего давления: / —давление 56 кгс/см2; 2 — давление 350 кгс/см2.
Проницаемость других пород, содержащихся в соленосных тол- дах, как правило, значительно выше проницаемости соли (в мД):
Соль каменная Ангидрит Известняк Доломит Глина АлевролитСоль каменная Ангидрит Известняк Доломит Глина Алевролит. . 0,00001—795,0 . . 0,0001 —1128,0 . .0,001 —348,0 . . 0,01 —587,0 . . 0,00001— 34,0 . . 0,1 —136,0
Соль каменная Ангидрит Известняк Доломит Глина Алевролит
Соль каменная Ангидрит Известняк Доломит Глина Алевролит
Рис. 27. Схема изменения пластовых давлений в пористых прослоях, содержащихся в соленосной толще, испытывающей погружение: Л— до погружения; Б—после погружения на Ай.Рис. 27. Схема изменения пластовых давлений в пористых прослоях, содержащихся в соленосной толще, испытывающей погружение: Л— до погружения; Б—после погружения на Ай.порового пространства пород из нихпорового пространства пород из них
Рис. 27. Схема изменения пластовых давлений в пористых прослоях, содержащихся в соленосной толще, испытывающей погружение: Л— до погружения; Б—после погружения на Ай.
Рис. 27. Схема изменения пластовых давлений в пористых прослоях, содержащихся в соленосной толще, испытывающей погружение: Л— до погружения; Б—после погружения на Ай.
порового пространства пород из них
порового пространства пород из них
При этом следует отметить следующие существенные различия в изменении проницаемости соляных и других пород на разных стадиях литогенеза. Соляные породы после первой же стадии диагенеза обладают минимальной проницаемостью, которая, как отмечалось, сильно зависит от сжимающего давления Ч Проницаемость консолидированных пород (известняков, доломитов, ангидритов) также резко уменьшается на ранней стадии диагенеза, но затем
увеличивается -при всяких тектонических движениях за счет появления трещин и мало зависит от сжимающего давления. Наконец, проницаемость алевритовых пород постепенно снижается на всех стадиях литогенеза и в небольшой степени зависит от сжимающего давления. Проницаемость глинистых пород все время уменьшается -и в значительной степени зависит от сжимаю
щего давления.
Таким образом, любая соленосная толща представляет собою чередование пластов и прослоев, характеризующихся различными емкостными и фильтрационными свойствами.
Совершенно очевидно, что все поровое пространство этих пород с первой стадии диагенеза будет запол-
нено седиментационными водами, которые находятся под давлением, близким к гео- статическому. Последнее обусловлено тем, что в про- цесое уменьшения объема выжимаются флюиды, кото
рые вследствие хороших изолирующих свойств соли и плохой про
ницаемости пород, слагающих прослои, чередующихся с солью, могут покидать эти прослои только тогда, когда их давление приближается к геостатическому и появляется возможность разрывов пластов соли или расширение имеющихся вертикальных трещин.
Очевидно, эта величина характерна для неконсолидированных или трещиноватых разностей.
98
О том, что такой процесс действительно происходит, свидетельствует, например, наличие соляных источников в районе Мертвого моря, как известно, представляющего собой образовавшийся сравнительно недавно грабен, который продолжает погружаться и в настоящее время. Поскольку вблизи нет возможной области питания, эти воды надо считать седиментационными, отжимающимися из соленосной толщи, на что указывает их весьма высокая минерализация (J. К. Bentor, 1968; D. Neev and К* Emery, 1967).
По сообщениям геологов различных соляных шахт, нередко горными выработками в соли вскрываются полости, содержащие рассол под давлением. Еще большее количество данных было получено при бурении скважин. Так, в Оренбургской области на структуре Ташлы в одной из скважин в разрезе гидрохимической свиты верхнеказанского подъяруса с глубины 800 м был получен приток воды плотностью 1,25 г/см3 с избыточным давлением на устье 70— 80 кгс/см2. На Иртекской площади в скв. 100 с глубины 1540 м из ангидритов кунгурского яруса был получен приток воды дебитом 800 м3/сут; давление на устье достигало 150 кгс/см2.
Из приведенных данных видно, что на всех стадиях литогенеза давление флюидов в прослоях различных пород, содержащихся в соленосных толщах, значительно превышает гидростатическое и. приближается к геостатическому или даже достигает величины последнего.
Таким образом, почти любая соленосная толща представляет собой бесконечное множество своеобразных, хорошо герметизированных, толстостенных, довольно сложных подземных резервуаров, в которых содержатся флюиды под давлением, близким к геостатическому. При этом общий объем таких флюидов, вследствие небольшой пористости содержащих их пород, невелик по сравнению с объемом всей соленосной толщи.
В этих условиях поступление даже небольших количеств флюидов в соленосную толщу может привести к значительному повышению давления, которое должно будет превысить величину геостати- ческого давления.
Хотя по принципу Ла Шателье подобные процессы не должны развиваться, в действительности этот принцип нарушается, и на отдельных стадиях литогенеза развиваются процессы, которые при- - водят к поступлению в соленосную толщу флюидов или же вследствие изменения термодинамической обстановки к увеличению их объема, что равносильно поступлению новых порций флюидов.
Одним из процессов, приводящих к появлению новых порций флюидов в соленосных толщах, является дегидратация гипса. Как известно, при дегидратации гипса образуются две фазы: твердая — ангидрит и жидкая—-вода. У. Банди (1956) обратил внимание на то, что суммарный объем ангидрита и воды на 9% больше объема гипса, из которого они образовались: 1000 г гипса занимают объем 431 см3, а эквивалентное им количество ангидрита и воды — 473 см3. При этом воды образуются в количестве 209 см3. В начале такое
увеличение объема должно вызвать повышение давления флюидов быть может до величин, превышающих геостатическое. Однако затем начинается выдавливание воды по трещинам в ангидрите и соли. Ю. Ф. Левицкий (1963), детально изучавший змееподобную текстуру ангидритов, считает, что возникновение последней связано с деформацией, происходящей при выжимании воды из ангидритовых прослоев.
Таким образом, этот процесс вызывает появление плойчатости прослоев ангидрита, образование своеобразных складочек и даже разрыв прослоев, что очень хорошо видно на стенках подземных выработок. При этом пластовые давления в различных элементах таких складок будут не одинаковыми: в пониженных участках они достигают геостатического, в сводах они превышают таковые. Последнее должно вызвать либо перемещение соли, либо разрыв ее пластов.
Итак, при достижении глубины 1000—1100 м соленосная толща представляет собою бесконечное множество резервуаров, заполненных рассолами, находящимися под давлением, равным или даже несколько превышающим геостатическое.
При дальнейшем погружении этой толщи изменяются термодинамические условия: повышаются температура и давление, которые, безусловно, должны вызвать изменения состояния заключенных в толще флюидов.
В качестве примера попробуем рассчитать возможную величину повышения давления при погружении водосодержащего пласта, заключенного в соленосной толще, на 100 м (с глубины 900 м до 1000 м) при нормальном геотермическом градиенте 3,3° на 100 м и температуре 40°С.
Приняв средний объемный вес пород 2,3 г/см8, можно считать, что на глубине 1000 м геостатическое давление должно достигать 230 кгс/см2. Рассчитаем, каково же? будет давление р2 в замкнутом объеме минерализованной воды, если температура повысится с 36,7 до 40°С (АГ=3,3°)
где рх — пластовое давление на глубине 900 м; Ар — приращение давления при изменении температуры.
Как известно, приращение давления вследствие температурного расширения жидкости может быть определено по формуле (Ф. И. Котяхов, 1956)
\р^Ь<Му с
где р — коэффициент теплового расширения жидкости; с — коэффициент сжимаемости жидкости; АГ— приращение температуры.
Для воды при 60°С р = 4210 5 1/град, с—6,4 • 10—5 (ф. И. Котяхов, 1956). В этом случае
Ар - 3,3-42-10 5 -3,3-= 64 кгс/см2,
6,4-10 — 51’
следовательно,
р2;208-1-64 = 272 кгс/см2.
Как видно из приведенных данных, давление воды будет превышать геостатическое давление на 42 кгс/см2 .
Довольно часто в породах, залегающих в соленосных толщах содержится органическое вещество, которое претерпевает изменения по мере погружения пород.
Теоретически увеличение общего объема при преобразовании органического вещества связано с разукрупнением молекул. Так, по расчетам О. П. Четвериковой, при разукрупнении молекул некоторых углеводородов, содержащихся в органическом веществе горных пород, происходит общее увеличение суммарных объемов образующихся веществ.
При разложении одной молекулы дифенина плотностью 1,18 г/см3 (объем 1 г 0,85 см3) образуется молекула бензола плотностью 0,87 г/см3 (объем 1 г 1,15 см3) и два; атома водорода. Таким образом, объем вновь образованных веществ на 13,5% больше объема исходного вещества. Почти на такую же величину (11,5%) увеличивается объем веществ при разложении декалина плотностью 0,73 г/см3, из которого образуется бутан (плотностью 0,60 г/см3), гексан (плотность 0,66 г/см3) и водород.
’ Если принять коэффициенты преобразования органического вещества, рассчитанные В. А. Успенским и Е. А. Рагозиной, то можно вычислить объем всех веществ, образующихся при погружении на любую глубину. Так, при погружении пород, имеющих пористость 2% и исходное содержание органического вещества 2%, на глубину 2000 м образуются различные вещества, в количествах, указанных в табл. 11. ,
По расчетам В. И. Горояна и О. С. Бадаевой, это приращение объема флюидов при допущении, что соль полностью герметизирует пористый пласт, а сама порода имеет большой коэффициент сжимаемости, должно вызвать увеличение давления внутри системы до 1500 кгс/см2.
Совершенно очевидно, что в действительности такого повышения давления не будет по двум причинам. Во-первых, соль полностью не герметизирует содержащиеся в ней пористые пласты. Во-вторых, как только давление станет превышать геостатическое, это вызовет подъем всей толщи вышележащих пород.
Проведенный анализ показывает, что внутри соленосной толщи, испытывающей погружения, начиная с 1000 м, возникают силы, которые стремятся сдвинуть пласты и прослои вертикально вверх.
Таблица 111
Количество и объем твердых, жидких и газообразных веществ, образовавшихся в 1 ма породы, имевшей в начале 2% О В и пористость 2%, на глубине- 2000 м при температуре 74°С
„Количество веществ,
ВеществоМасса, кг растворенных в воде,
кг
Количество веществ, оставшихся в свободном состоянии, кг
Остаточное органическое (вещество 33,6
Битуминозное вещество ..1,4—
Вода 2,3—
СО2 6,10,17
СлН2л + 23,00,06
H2S 3,50,24
NH3 0,350,35
Вода, насыщавшая поры.22—
Приращение объема породы—•—
33,6
1,4
2,3.
5,93
2,94
3,26
22
3,4
Глава X
Стратобарическая гипотеза образования соляных структур
Обнаружение сил, возникающих внутри соленосных толщ при погружении последних, позволяет высказать предположение о том, что именно эти силы являются причиной образования соляных структур. Поскольку указанные силы возникают в результате превышения пластовых давлений флюидов над геостатическим давлением, данную гипотезу правильнее будет называть стратобарической. Она доказывается теоретическими расчетами, а также геологическими данными об особенностях и закономерностях распространения соляных структур.
Для теоретического доказательства рассмотрим силы, действующие внутри погружающейся соленосной толщи (рис. 27), состоящей из малопористых и плохо проницаемых слоев соли sh s2, ..., sn, прослоев (^i, fe, ..., к л) и линз (Li, £2, ..., £п) более простых и проницаемых пород (известняков, доломитов, ангидритов, реже алевролитов и др.) и перекрываемой толщей карбонатных и сульфатных пород (а, п, а).
Сжимающее давление рсж на пористые пласты
Рок == Ргеост 0,85 РИЛ)
где ргеост— геостатическое давление; рПЛ— пластовое давление.
В мелких линзах пористых пород рпл = ргеост и, следовательно, Рсж 0,85 ргеост.
По мере погружения и роста температуры давление в этих прослоях постепенно будет расти. Особенно сильный скачок в росте пластового давления произойдет при глубине около 1000 м, когда вся масса гипса перейдет в ангидрит.
Как только пластовое давление рпд возрастет до величины 1,178 ргеост
Рсж ^Ргеост0,85 • 1,178 Ргеост = 0.
Дальнейшее увеличение пластового давления вызовет изменение направления сил, действующих на пласты соли, залегающих над пористыми прослоями: силы будут направлены вверх. Вполне очевидно, что пластовое давление достигнет указанной в формуле величины прежде всего в самых нижних прослоях и линзах пористых пород — кз и La. Это вызовет подъем вышележащих слоев, который приведет к увеличению объема порового пространства, что в свою очередь вызовет снижение пластового давления до величины, почти равной геостатическому. В результате указанного подъема все пласты, залегающие над прослоем, в котором произошло повышение пластового давления, образуют небольшое сводообразное поднятие с амплитудой Дй3. Но кровля соляного пласта может стать неровной вследствие некоторого приращения объема флюидов в отдельных линзах L3. Затем, когда подобный процесс затронет флюиды, насыщающие вышележащий пористый пласт, произойдет подъем вышележащих пород на величину ДЛ2. Таким образом, наибольшую амплитуду подъема будет иметь самый верхний пласт соли — ДЙ3 + Й2 + ДЙ1+Л1. Последний член связан с подъемом от расширения флюидов в линзах L.
Образование поднятия соленосной толщи, сложенной породами, обладающими различными физико-механическими свойствами, вносит значительные изменения в распределение напряжений при дальнейшем погружении этой толщи. Дело в том, что жесткие породы, образовав свод, делают нагрузку на нижележащие пласты соли неравномерной. Она минимальна в самой повышенной части свода и максимальна в его периферических частях.
Так как наибольшую амплитуду подъема имеет верхний пласт соли, то сравнительно более совершенный свод раньше всего образует пласт жестких пород, обычно ангидритов и известняков, залегающих над соленосной толщей. Поэтому если глубина соленосной толщи увеличилась на величину АН, то геостатическое давление на соленосный пласт в разных точках будет следующее: в зоне горизонтального залегания
^^Ргеост + ОДЗД//;
в начале свода
Р2=Лео„ + 0,23 ДН + 0,23
где г — радиус свода; s — площадь опоры; в верхней точке свода
Рз == Ргеост-
8*ЮЗ
Поскольку рг>Рз, соль вследствие пластичности будет двигаться в зону меньших давлений, под образовавшийся свод (показано стрелками на чертеже). Пока будет продолжаться Погружение, процесс будет развиваться, причем с увеличением стрелы свода разница в давлениях под ним и вне его будет увеличиваться еще за счет разницы плотностей вмещающих пород и соли, что вызовет увеличение напряжения в сечениях ЛД' и ВВ' (рис. 27, Б).
Исходя из теоремы Кастильяно и формул Ляме, можно подсчитать, при каких напряжениях произойдет разрыв пласта, покрывающего соль. Предположим, что над солью залегает пласт ангидрита мощностью 50 м, который образовал свод радиусом 500 м.
Согласно формуле Ляме имеем
„ — Plr* -Ръ^ (А - а) гД г?
r^-r?(г^-г,2)^
Gt = РхГхй ” раГ^ + ^Р1 - А) Г)2 Гг2А2 - Г?(г22 - г?) р*
Здесь г} и г2 — соответственно внутренний и наружный радиусы свода, рх и р2 — внутреннее и наружное давление;
р — Л±Л_ 26,2 • 10s см.
Учитывая, что предел текучести ангидрита составляет 2000 кгс/см2, получаем Аред — ^О кгс/см2. Таким образом, при давлении снизу, равном 770 кгс/см2, произойдет отрыв пласта ангидрита мощностью 50 м.
Как показывают расчеты, такие градиенты давлений могут появиться при погружении соленосной толщи на 1000 м. Однако в действительности разрыв произойдет значительно раньше вследствие развития трещиноватости. Если такой подъем соли возникнет в зоне разрывного нарушения, то место разрыва ангидритовой или известковой кровли и ориентировка зоны во многом определятся расположением разрывного нарушения.
Выше рассматривались силы, возникающие лишь в горизонтально или почти горизонтально залегающих соленосных толщах. Подобное залегание, как известно, характерно для платформенных соленосных бассейнов и для центральных частей крупных межгорных впадин. Однако в периферических частях последних, а также в зонах интенсивных пликативных дислокаций соленосные толщи, как правило, выводятся из горизонтального положения, что не может не сказаться на распределении возникающих в этих толщах сил. В то же время вследствие исключительно выраженной анизотропии проницаемости соленосная толща не просто передает напряжения, возникающие при действии тангенциальных сил, а трансформирует их направления в зависимости от условий залегания. В наклонно залегающей соленосной толще в более погруженной ее части общий объем образовавшихся флюидов будет больше, чем в 104
приподнятой. Вследствие лучшей проницаемости вдоль напластования образовавшиеся флюиды будут мигрировать в приподнятую часть толщи, характеризующуюся меньшим давлением флюидов. В результате в приподнятой части давление скорее достигнет величин геостатичеокого.
В случае действия тангенциальных сил напряжения, возникающие в более опущенной части толщи, передаются не горизонтально, а вдоль по пластам в приподнятую часть толщи. При вертикальном положении толщи горизонтальные напряжения сперва передаются вверх, пока в толще находятся флюиды, и лишь затем соленосная толща реагирует так же, как и толщи другого литологического состава.
Рассмотрим те геологические факторы, от которых зависит темп роста пластовых давлений внутри соленосных толщ. Рост давления kpt флюидов, содержащихся в соленосных толщах, происходящий благодаря тепловому расширению, можно записать следующим образом
^pt = кМ,(1)
где к — коэффициент пропорциональности; М— приращение температуры при погружении.
Поскольку
М^Г^Н,(2)
где 1\ — геотермический градиент; АЛ — величина погружения.
Из формул (1) и (2) следует
^pt=kr^h.
Считая произведение кГх постоянным для отдельных районов и зон, можно записать
^pt=a^h,
где а—коэффициент пропорциональности, численно равный увеличению давления при погружении на 1 м.
Следовательно, величина повышения давления флюидов, связанная с тепловым расширением последних, в общем пропорциональна амплитуде погружения.
Однако эта связь не совсем прямая. Дело в том, что проницаемость соли уменьшается с повышением сжимающего давления. В самом начале погружения соль достаточно проницаема, и поэтому давление растет сперва незначительно. По мере погружения и увеличения сжимающего давления проницаемость соли уменьшается, и пластовое давление растет пропорционально погружению. Совершенно очевидно, что как только погружение прекратится, прекратится и рост давления, происходящего вследствие повышения температуры.
Несколько сложнее определить динамику приращения давления
флюидов, образующихся в соленосных толщах, за счет преобразования содержащегося в них органического вещества. Как отмечалось, в процессе разложения твердого органического вещества, содержащегося в осадочных породах, образуются жидкие и газообразные продукты. Эти процессы протекают неравномерно, и темпы их развития зависят как от состава исходного вещества, так и от темпов изменения термодинамической обстановки. Процесс преобразования органического вещества, начавшись при определенной температуре, продолжается перманентно до полного разрушения исходного вещества. Скорость этого процесса при изотермических условиях неизвестна, но вероятно она неравномерная: сперва скорость возрастает, а затем постепенно снижается. В то же время поскольку при прогрессивном погружении температура возрастает, скорость преобразования органического вещества меняется в зависимости от интенсивного роста температуры.
По аналогичным законам происходит изменение объема жидких органических веществ: с одной стороны, раз начавшись, этот процесс развивается перманентно, с другой, — увеличение температуры вызывает ускорение данного процесса.
Следовательно, величина приращения давления за счет развития приведенных выше процессов — Арров может быть показана как следующая функция
t, г, 4, г,
Д/>ров = аЦдУ^Г-р f AV,rfr) + (д1/3-^+ ^V^dt,
где a — коэффициент, зависящий от типа органического вещества; /, —температура, при которой началось накопление жидких и газообразных веществ; Т^Тх — продолжительность времени от начала изоляции веществ в пласте до момента замера; Т2— продолжительность времени от начала накопления жидких и газообразных веществ до появления нефти в породе; /2— температура во время появления нефти в породе; /3 — температура в настоящее время; AVi — удельный объем жидких и газообразных веществ (в пластовых условиях), образующихся при преобразовании органического вещества при повышении / на 1°С; AV2— то же, но в единицу времени (без повышения /); ДУ3Ж — приращение объема жидких углеводородов при повышении / на 1°С; AV^ —то же, но в единицу времени (без повышения О-
Поскольку М является функцией Д/i, то можно записать:
Аз h3 Т, 73
Д^РОВ^Д UVxdM-W^M^MMT ф Ja V^dT,А, й3 *7, Л
где ^j — глубина, на которой началось накопление флюидов — полная изоляция; h2 — глубина, на которой появилась в пласте жидкая нефть; h3 — глубина залегания флюидов в момент определения А^ров•
Поскольку при А^=0 первые два члена уравнения (3) равны О, то при прекращении прогибания
г.т8
Арров = a J kVadT + JaW1^.
Таким образом, даже после прекращения прогибания в пластах, заключенных в соли, должен происходить рост давлений флюидов. В настоящее время пока еще нет достаточных данных для численного решения этих уравнений, так как каждый из членов уравнения (3) не изменяется по линейному закону. Однако в общем виде можно определить, что рост давления за счет преобразования органического вещества неравномерный, но постоянный и зависит от количества и характера органических веществ и темпа погружения толщи.
Учитывая различия в условиях, существующих в разных частях впадин, можно прийти к выводу о том, что рост пластовых давлений в них не одинаков. Так, в центральных частях впадин породы содержат больше органического вещества, темп прогибания в них выше, мощности соленосных толщ больше и гидродинамическая закрытость недр лучше. Следовательно, пластовые давления внутри соленосных толщ в центральных частях впадин по сравнению с периферическими должны расти быстрее и по абсолютному значению быть выше.
Таким образом, теоретические расчеты показывают, что при погружении соленосной толщи ниже определенной глубины (1000— 1500 м в зависимости от геотермического градиента) в ней должны развиваться положительные соляные структуры за счет сил, возникающих в самой соленосной толще. При этом отмечаются движения соли двух типов: постоянные и прерывистые в периоды погружений. При всех прочих равных условиях в центральных частях впадин соляные структуры должны быть чаще развиты по сравнению с периферическими частями, расти быстрее и иметь более совершенный характер.
Глава XI
Геологические данные, подтверждающие стратобарическуюгипотезу образования соляных структур
Правильность любых гипотез, как известно, подтверждается практикой. Даже в таких точных науках, как физика, любая гипотеза, любые расчеты не считаются доказанными, пока они не подтверждаются экспериментами. Очевидно, первым подтверждением правильности стратобарической гипотезы должно быть наличие флюидов внутри соляных толщ под давлением, превышающим гео- статическое.
В этом отношении показателен пример поступления нефти и га-
за в выработки соляной шахты в Тюрингском бассейне ГДР. В данном бассейне, как и везде, соленосные отложения состоят из нескольких циклов, сложенных карбонатными, сульфатными и галогенными породами. Выработки шахты расположены в кровле соли второго цикла в пласте калийных солей, на глубине 1020 м; температура в шахте 41°С.
Пр сообщениям Р. Розе и В. Цайдлера, через несколько месяцев после проходки выработки шахты «заплывают» солью, причем заплывание происходит снизу с «пола» выработок. Эти факты свидетельствуют о том, что на данной глубине соль обладает текучестью, и можно считать, что величина давления в соли почти везде одинакова и соответствует величине геостатического давления.
О сравнительно хорошей герметичности пласта соли свидетельствует отсутствие каких-либо притоков подземных вод в выработках шахты, хотя их общая длина измеряется сотнями километров, а время разработки 63 года.
В августе 1968 г. в одну из выработок стал поступать газ, состоящий преимущественно из метана с значительным количеством более тяжелых углеводородов, с суточным дебитом до 14 350 м3/сут. После того как в выработки поступило свыше 280 тыс. м3 газа, по- яв1илась нефть в количестве от 3,4 до 7,3 т/сут, и всего к маю 1969 г. в выработки поступило свыше 14 тыс. т нефти плотностью 0,8572 г/см3.
Это не первый случай появления нефти в соленосной толще Тюрингского бассейна. В 1939 г. в этом районе у одной из деревень на поверхности появился выход нефти с дебитом до 8 м3/сут. Р. Розе и В. Цайдлер считают, что причиной появления притоков нефти и газа в этих участках является разнонацравленность тектонических движений.
Как геологические данные, так и геохимические (личное сообщение Е. П. Мюллера) свидетельствуют о том, что газ и нефть поступают в выработки и на поверхность из пород гауптдоломита, характеризующегося региональной нефтегазоносностью во всем Среднеевропейском бассейне, от берегов Англии на западе до территории ПНР на востоке. В то же время, судя по постоянству дебитов газа (на протяжении более чем шести месяцев) и нефти (на протяжении трех месяцев), можно утверждать, что их поступление в выработки связано с процессом фильтрации. Нельзя не обратить внимания также и на то обстоятельство, что дебит выхода нефти на поверхность у деревни и дебит поступления ее в шахту совпадают, что может свидетельствовать об одинаковых градиентах давлений, а также свойствах и размерах фильтрующей массы.
Ню самый главный вывод заключается в том, что при наличии текучести соли и давлении в ней, равном геостатическому, фильтрация может происходить только в том случае, когда давления в области питания превышают геостатические. Следовательно, в нефтегазоносном пласте — гауптдоломите, залегающем в соленосной 108
толще, давление флюидов превышает величину геостатического. После того, как вследствие ухода флюидов давление станет значительно ниже геостатического, через несколько десятков лет оно вновь возрастет до величин, превышающих геостатическое. Подобная картина, как мы отмечали, характерна для таких толщ, в которых продолжаются процессы нефтегазообразования и нефтегазо- накопления (М. К- Калинко, 1968).
Дж. Поборский (1959) отмечает, что выделение метана с нефтью наблюдалось в соляных шахтах южного Гарца (ФРГ). Много случаев выделения газа, находящегося под большим давлением, зафиксировано и в соляных шахтах ПНР. Сверхнормальные пластовые давления характерны для коллекторов, содержащихся в соленосной толще цехштейна всего Среднеевропейского бассейна (М. К. Калинко, 1964).
Известны случаи притока газа и вод, находящихся под большим давлением, из кунгурской соленосной толщи. Так, на Оренбургском газовом месторождении в скв. 73 в соленосной толще кунгура на глубине 1300 м был вскрыт водоносный горизонт, пластовое давление в котором достигало 210 кгс/ом2. На разведочной площади Ташлы (Оренбургская область) на устье скважины, имеющей глубину 800 м и заполненной раствором плотностью 1,25 г/см3, давление достигало 70—80 кгс/см2.
Еще выше пластовые давления в ядрах соляных куполов. Так, по данным М. М. Чарыгина с соавторами (1968), на куполе Индер на глубине 85—93 м давление газа достигало 25 кгс/см2, а на глубине 600 м — 90—100 кгс/см2.
Другая группа доказательств рассматриваемой гипотезы касается характера движения соляных масс. Г. Е.-А. Айзенштадт и М. В. Горфункель (1968), анализируя геологические данные по соляным куполам Прикаспийской впадины, пришли к выводу, что в истории развития этих куполов фиксируются две формы движения соляных масс: одна непрерывная, постоянная и вторая эпизодическая. Вероятно, вторая форма соответствует этапам резкого погружения впадины.
Третья группа доказательств касается закономерностей распространения соляных структур внутри впадин. Если правильна стратобарическая гипотеза, то в пределах любой впадины чем дальше от обрамления, тем совершеннее должны быть соляные структуры. И эта картина наблюдается во всех солянокупольных впадинах. В Прикаспийской впадине самые совершенные структуры располагаются в центральной части впадины, а в прибортовых частях, где особенно сильно развиты глубинные разломы, встречаются, как правило, анизометрические формы или полудиапировые или скрытодиапировые.
В Среднеевропейской впадине также наиболее совершенные структуры располагаются в зонах максимального и наиболее устойчивого погружения. Там, где в таких зонах развиты разрывные нарушения, образуются диапировые мегаструктуры, так хорошо опи-
санные Ф. Трусхаймом (F. Trusheim, 1960). Подобные структуры выявлены и в центральной части Северного моря (рис. 17).
В Хатангской впадине соляные купола развиты в центральной части, а соляные антиклинали — в зоне разломов, у сочленения с Таймырской складчатой зоной. Н. Онческу (I960), описывая распространение соляных структур в неогеновой зоне Восточных Карпат и Предкарпатского прогиба, пишет: «Во внутренней части зоны диапировые складки более интенсивно сжаты и более развиты, по направлению же к периферическим частям они развиты менее, располагаются кулисообразно, и диапиризм их становится менее четко выраженным, а местами он только зачаточный».
В Предпиренейском прогибе (R. Brunkmann at all, 1967) очень хорошо видно, что собственно соляные купола развиваются только в погруженной части впадины, а на периферии, где много разломов и пласты поставлены на голову, соленосная толща залегает согласно с вмещающими породами (рис. 23). В тех регионах, в разрезе которых имеется несколько соленосных толщ, соляные структуры образуются только теми соленосными толщами, которые отличаются повышенным содержанием флюидо-проводящих прослоев и органическим веществом в них. В этом отношении примечателен пример Припятской впадины, в пределах которой верхняя соленосная толща образует структуры, а нижняя, хотя и залегает глубже, а стало быть и отмечается большей пластичностью, не образует таковых (рис. 11). Между тем, верхняя толща по сравнению с нижней отличается повышенным количеством прослоев известняков, глин, алевритов и ангидритов, и эти породы содержат значительно больше органического вещества, чем аналогичные породы в нижней толще.
Подобная картина наблюдается и на территории ГДР. Там, где главный доломит представлен в фации штинк-шифера и где он характеризуется максимальным количеством органического вещества и битумов, развиты типичные соляные купола. Там же, где этот горизонт представлен в другой фации, развиты только соляные подушки или соляные гряды.
Наконец, четвертая группа доказательств правильности стратобарической гипотезы может быть названа негативной. Если бы образование совершенных соляных структур было связано с развитием разрывных или складчатых нарушений или других тектонических форм, то эти структуры наиболее часто были бы распространены вблизи периферических частей впадин или в зонах интенсивного развития складок. В действительности картина обратная.
Если бы основными силами, вызывающими образование соляных структур, были силы «всплывания», то эти структуры образовывались бы в первую очередь нижними горизонтами солей. Между тем, на примере Припятской, Среднеевропейской и других впадин хорошо видно, что эти горизонты не принимают участия в образовании указанных структур. Наконец, при всплывании внутренняя текстура соляных тел была бы концентрической, как это видно на
НО
ис. 28. В действительности почти всегда текстура соляных тел по-
осчата, перпендикулярна простиранию тел.
Таким образом, все геологические данные подтверждают пра- ильность стратобарической гипотезы и противоречат другим пред- оложениям. Обобщая теоретические выкладки и геологические
энные, можно установить, что характер соляной тектоники и ее нтенсивность зависят от следующих факторов:
от типа впадины, в которой развита соленосная толща, и ее
[еста в тектоническом цикле;
Рис. 28. Результаты экспериментов по росту диапиров под (влиянием разности плотностей.Черным показаны прослои менее пластичного материала (по F. Lotze, 1938).Рис. 28. Результаты экспериментов по росту диапиров под (влиянием разности плотностей.Черным показаны прослои менее пластичного материала (по F. Lotze, 1938).от мощности соленое - ой толщи и ее состава (нали- ие терригенных и других по- ЗД);
Рис. 28. Результаты экспериментов по росту диапиров под (влиянием разности плотностей.
Черным показаны прослои менее пластичного материала (по F. Lotze, 1938).
Рис. 28. Результаты экспериментов по росту диапиров под (влиянием разности плотностей.
Черным показаны прослои менее пластичного материала (по F. Lotze, 1938).
от геотермических усло- ий, существовавших при пору жен ии впадин.
По указанным причинам эленосные толщи, имеющие начительные мощности и шло- [ади распространения и фор- ирующиеся на ранней стадии очти всех впадин, как прави- о, образуют диапиры (табл. 2). Исключение составляют
эленосные толщи, развитые в
ределах внутриплатформенных впадин, которые образуют в луч- 1ем случае полу- И криптодиапиры. Такие же толщи, но формиру- »щиеся на поздней и заключительной стадиях геотектонических иклов, образуют уже только и полу- и криптодиапировые соляные груктуры. Однако в краевых впадинах молодых платформ, в пред- эрных и межгорных впадинах даже те соленосные толщи, которые ормируются на поздних стадиях геотектонических циклов, также огут образовывать диапировые структуры.
Указанные закономерности отмечаются только в тех случаях, огда ссленосные толщи имеют мощность более нескольких сот
етров и содержат прослои пористых пород.
Если же мощности их незначительны, то даже в самых благо- риятных условиях диапиры не образуются.
Площадь распространения соленосной толщи почти не оказывает таяния на характер распространения соляных структур. Так, име- тся случаи (Западная Канада), когда при развитии соленосной )лщи на огромных площадях, она не образует диапировых струк- г^р, в то время как при сравнительно небольшом площадном рас- ространении соленосная толща образует единичные купола.
Теоретически представляется вероятным, что геотермический )адиент при прочих равных условиях должен влиять на характер интенсивность соляной тектоники. Прямых данных, подтвержда- щих это положение, в нашем распоряжении нет. Однако некото-
Распространение соляных структур в различных геоструктурны х зонах в зависимости от приуроченности соленосных формаций к стадиям тектонических циклов при мощности соленосных толщ более 100 м
Стадия геотектонического цикла
Древние платформы
Молодые платформы
Геосинклинал. и смежные впадины
Внутриплатформен. впадины
Краевые впадины
Внутриплатфор- менные впадины
Краевые впадины
Миогеосинклиналь- ные и передовые прогибы
Эвгеосинклиналь- ные межгорные впадины
Палеозойские
Мезо-кайнозойские
Палеозойские
Мезо-кайнозойские
Заключительная
Криптодиапиры
Криптодиапиры
Криптодиапиры
Крнпто- диапиры
Криптодиапиры
Не встречены
Полудиапиры
Полудиапиры и диапиры
Поздняя
Криптодиапиры
Не встречены
Не встречены
Полудиапиры
Полудиапиры
Не встречены
Диапиры
Диапиры
Средняя
Криптодиапиры
Диапиры
Не встречены
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Ранняя (начальная)
Полу- и криптодиапиры
Не встречены
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Диапиры
Диапиры
ые наблюдения как будто бы подтверждают это положение. Так, Среднеевропейском бассейне, характеризующемся гетерогенным >ундаментом, соляные диапиры развиты чаще там, где фундаментом вляются герцинские складчатые сооружения. Последние, как из- естно, отличаются наиболее высоким геотермическим градиентом М. К. Калинко, 1964). Таким образом, ведущим фактором, опре- .еляющим характер соляной тектоники, являются тектонические .вижения: соляная тектоника тем интенсивнее, чем интенсивнее ыли нисходящие тектонические движения после накопления соле- юсной толщи. Накопление соленосной толщи значительной мощ- ости может происходить только при значительном погружении или юсле него.
Глава XII
Влияние соляных структур на нефтегазоносность территорийи акваторий
Во всем мире соляные структуры изучаются почти с единствен- юй целью — с целью определения перспектив нефтегазоносности ого или иного региона. Представления о влиянии соляных струк- ур на нефтегазоносность неоднократно менялись. В двух крупней- 1их регионах — Мексиканской впадине и Месопотамском прогибе — ючти все разведываемые соляные структуры оказались нефтегазо- юсными. Высокая эффективность поисковых работ в указанных )егионах явилась причиной того, что в 20—30-х годах все соляные труктуры считали нефтегазоносными. В 30-х годах В. А. Сельский 1936) Прикаспийскую солянокупольную область оценивал как са- 1ый большой в мире нефтеносный бассейн и даже нефтеносность Дебит-Дага связывал с развитием соляного купола. Соляные купо- ia и даже выходы соли на дневную поверхность в те годы считали >дним из косвенных показателей перспектив нефтеносности отдель- 1ых регионов, в которых благодаря этому были начаты поисковые шботы, направленные на поиски залежей нефти, приуроченных к оляным куполам (Днепровско-Донецкая впадина, Сибирская платформа, Хатангская впадина и др.).
Однако отрицательные результаты поисковых работ, проведен- 1ых в 48—50-х годах на многих солянокупольных структурах в Днепровско-Донецкой впадине, в Южно-Эмбенском районе, в При- [ятском прогибе, в Туруханском районе Сибири и др., привели к [вменению указанных представлений. Интерес к солянокупольным )бластям в течение 50-х годов упал. Наконец, в связи с открытием крупных и гигантских месторождений нефти и газа в ряде регио- юв, характеризующихся развитием соленосных отложений и соля- 1ых структур (Среднеевропейский, Северо-Африканский, Западно- Африканский и другие бассейны), соляные структуры вновь стали :читать одним из положительных показателей перспектив нефтега- юносности.
В табл. 7 показано распространение залежей нефти и газа в разведанных соленосных бассейнах мира. По характеру распространения залежей нефти и газа в разрезе можно установить типы соленосных бассейнов (табл. 13).
Теоретически возможен вариант, когда нефтегазоносные горизонты приурочены только к соленосной толще. Однако среди разведанных бассейнов он не встречается.
По имеющимся данным наиболее часто (25%) встречаются соленосные бассейны, в которых нефтегазоносные горизонты содержатся только под соленосной толщей. Однако надо учитывать, что во многих бассейнах, где в настоящее время установлены нефтегазоносные горизонты только над соленосной толщей, а подстилающие отложения не разведаны, вероятно обнаружение нефтегазоносных горизонтов и под соленосными толщами. Следовательно, нефтегазоносность под соленосными толщами встречается, вероятно, чаще.
В целом же, хотя наша выборка и не достаточно полная, относительная степень распространения соленосных бассейнов по залеганию нефтегазоносных горизонтов может быть выражена следующими цифрами (в % от числа разведанных бассейнов);
Нефтегазоносные горизонты над соленосными толщами ... 36 »» внутри соленосных толщ . 11
»» под соленосными толщами . 40
Нет нефтегазоносных горизонтов13
Эти данные показывают, что чаще всего нефтегазоносные горизонты встречаются под соленосными толщами, несколько реже над подобными толщами и значительно реже внутри толщ. Можно выявить определенные закономерности распространения нефтегазоносных провинций внутри соленосных бассейнов различных типов (табл. 14). Во впадинах древних платформ соленосные толщи# формирующиеся в начальные этапы, залегают как бы в середине зон распространения нефтегазоносных горизонтов, а толщи; формирующиеся в заключительный этап, залегают под нефтегазоносными комплексами. В молодых краевых впадинах нефтегазоносные горизонты развиты даже над соленосными толщами, формировавшимися в заключительные стадии геотектонических циклов. Наблюдаемые закономерности легко объясняются с позиций органического происхождения нефти и предложенных гипотез образования соленосных толщ и соляных структур.
В процессе стратогенеза развиваются две независимые группы процессов, обусловленных единой причиной — нисходящимй тектоническими движениями: 1) процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления и 2) процессы соленакопления и формирования соляных структур. При этом для первых, как правило, необходимо и достаточно только погружение. Поэтому нефтегазообразо- вание и нефтегазонакопление развиваются во всех структурных впадинах, испытывавших достаточное погружение (М. К. Калинко, 1964). Для развития соленакопления и формирования соляных 114
Типы соленосных бассейнов мира по положению нефтегазоносных горизонтов относительно соленосных толщ
Распространение нефтегазоносных горизонтов относительно соленосных ■
ТОЛЩ
Название типа
Индекс типа
Общее количество бассейнов
Соленосные бассейны (номера соответствуют бассейнам, перечисленным в табл, 7)
Выше, внутри и ниже соленоюных толщ
Среднеевропейский
1
8(11%)
4, V5, 24,, 35, 38, 47, 54, 57
Выше и внутри соленосных толщ
Месопотамский
11
2(3%)
71, 89
Внутри 01 ниже соленосных толщ
Припятский
III
2(3%)
1U 28
Выше и ниже соленосных толщ
Прикаспийский
IV
15(20%)
8, 9, КО, 12, 33; 51Ц 52, 58, '59, 50, 68, 70, 74, 83', 85
Выше соленосных толщ
V
14(19%)
3, 6, 10, 29, 30(?), 43i(?), 4в(?), 49, 56(?), 63, 64, 65, 66, 67
Ниже соленосных толщ
Оренбургский
VI
18(25%)
1, 20, 23, 3(1, 36, 317, 39, 40, 47, 72, 78, 79, 80, «2, 86, 90, Ш
Нет нефтегазоносных горизонтовI
Тульский
VII
14(19%)
5, 14,16, 17, 84, 41, 501, 73, 75, 81, 87, 88, 91, 92
Не разведаны
—
Без индекса
17
18, 19„ 21, 22, 25, 26, 27, 32, 42, 44, 45, 50; 55; 61; 62; 69; 84
Распространение соленосных бассейнов, характеризующихся ра звитием соляных структур разных типов (арабские цифры соответствуют бассейнам, перечисленным в табл. 7, а римские — типам бассейнов, перечисленным в табл. 13)
Стадия геотектонического цикла
Древние платформы
Молодые платформы
Геосинклинальные области
Внутриплатформенные впадины
Краевые впадины
Внутриплатформенные впадины
Краевые впадины
Миогеосинкли- нальные и передовые прогибы
Внутренние и межгорные впадины
Палеозойские
Палеозойские и мезо-кайнозойские
Палеозойские
Палеозойские и мезо-кайнозойские
Заключительная
25(?), 28(VI), 34(VII), 36(VI),
37(VI), 41'(VI), 51 (?VI), 62(VI), 53(?)
77(VI), 81(?), 86(VJ)
26(9), 27(?)
32(?), 33(VI)
40(VI)
38(1), 78(VI)
88(VI1)
He встречены
82(VI), 87(?), 89(111)
82(VI), 83(IV), 84(?), 85(IV), 9O(V1), 91(?), 92(VII),
93(VI)
Поздняя
23(VI), 58(IV)
He встречены
Не встречены
24(1), 47(1),
21(?), 69(?), 70(IV), 74(IV)
54 (III)
He встречены
72(VI), 75(?), 78(VI)
73(?), 76'(VI), 80(VI)
Средняя
4(VI), 5(VII), 7(VII), 8(VI), 9(VI), 11(111), ilK(IV), 16(VII), 19(?), 20(VI)
18(?), 31 (IV)
Не встречены
I3(V), 115(1), 4б'(?), 46(V), 57(1), 66(V), 67(VI), 68(IV), 71,'(I I)
He встречены
<9(V), 56(V), 69(1V)
39(VI), 48(V),
60(IV), 63(VI), 64(VI), 64(VI)
14(VIII), 17(VIH), 2l(?), 22(?), 55(?)
Ранняя (начальная)
l(VI)
He встречены
Не встречены
3(V), 42 (IV?)
29(V), 35(1)
He встречены
44(?)
2 (VIII), 10(IV), 43(V?), 50(?)
структур также необходимы нисходящие тектонические движения, но этого недостаточно. Нужен еще источник хлора и натрия, а также условия для их аккумуляции. Это происходит значительно реже. Вот почему нефтегазообразование развивается гораздо чаще, чем соленакопление. Известно большое количество крупных нефтегазоносных провинций, в пределах которых на протяжении всей истории их геологического развития никогда не было процессов со- ленакопления (Западно-Сибирская, Южно-Каспийская, Маракаиб- ская, Калифорнийская, Кукская, Северо-Аляскинская и др.). Но зато там, где интенсивно развивались процессы соленакопления, как правило, развиваются также и процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления. В этих провинциях появление в разрезе толщи, сложенной породами, физические свойства которых существенно отличаются от всех остальных пород и которые к тому же могут образовывать специфичные структурные формы, являющиеся хорошими ловушками, оказывает безусловное влияние на процессы нефтегазонакопления. Это влияние сказывается в следующем. Во- первых, соленосная толща, обладая наименьшей проницаемостью, особенно в направлении, перпендикулярном наслоению, образует наилучшую покрышку, изолирующие свойства которой улучшаются с погружением. Вот почему под соленосными толщами, как правило, всегда содержатся залежи газа и реже нефти. При этом чем шире распространение соленосной толщи, тем больше возможные пути миграции газа от источников его образования. Примером является Среднеевропейская нефтегазоносная провинция. В ее пределах в континентальных отложениях нижней перми аккумулировался газ, который мигрировал почти из всех нижележащих осадочных толщ и особенно из угленосных отложений карбона на расстояния, измеряемые возможно сотнями километров по горизонтали. Если в самой соленосной толще имеются породы, генерирующие достаточное количество нефти и газа, а также коллекторы, в которых они могут аккумулироваться, то образуются залежи этих ископаемых, генетически связанные с вмещающей их толщей. Наконец, если нисходящие движения продолжаются и после накопления соленосной толщи, то последняя образует соляные структуры, в пределах которых формируются ловушки самых различных типов: сводовые, тектонически экранированные, экранированные соляным телом, а также стратиграфические и литологические. Это обусловливает разнообразие залежей нефти и газа. Иногда образуются залежи и в кепроках, в основном за счет нефти и газа, поступающих из самой соленосной толщи.
Если же после накопления соленосной толщи не было интенсив.- ного погружения, то роль соленосной толщи сводится только к герметизации подстилающих отложений. При этом поскольку образующиеся соляные структуры, обычно имеют криптодиапировый характер и их распространение не совпадает с нижней поверхностью соленосной толщи, залежи газа располагаются вне связи с соляными структурами.
9 Заказ 1889 117
Заключение
В результате нефтегазопоисковых работ, проведенных в последние десятилетия, установлено, что соленосные толщи развиты значительно шире, чем это представлялось ранее. Крупные бассейны соленакопления открыты под дном Мексиканского залива, в Северной, Западной и Восточной Африке, под дном смежных частей Атлантического и Индийского океанов, под дном западной и восточной частей Средиземного моря, в Западном и Восточном Предкавказье, Западном Закавказье, под дном южной части Северного моря, в Средней Азии, в северо-западной части Канадского Арктического архипелага и в других регионах земного шара.
В географическом распределении бассейнов соленакопления наблюдаются определенные1 закономерности: большинство их расположено в северном полушарии, причем здесь они встречаются от экватора до параллели 80° с. ш. Соленосные отложения отмечаются во всех стратиграфических комплексах, от позднего докембрия до современных осадков. Максимально развиты они в верхнем девоне, перми, триасе, верхней юре и миоцене.
Среди соленосных отложений выделяются толщи четырех типов: локальные, зональные, региональные и полирегиональные. Соленосные толщи последнего типа могут быть дифференцированы на два подтипа: сплошной полирегиональный и полилокал ьный.
В распределении этих толщ по геоструктурным сооружениям наблюдаются определенные закономерности. На погружениях щитов, как правило, хотя бы на одном из них, всегда развиваются региональные и полурегиональные толщи. Значительно развиты соленосные толщи в платформенных краевых прогибах, расположенных вблизи герцинских складчатых сооружений. Максимальное по объему соленакопление в геологической истории земли было приурочено именно к структурным сооружениям данного типа. Сплошные полирегиональные толщи накапливались в предгорных и межгорных впадинах альпийской складчатой области.
Локальные и зональные соленосные толщи накапливались и накапливаются почти во все эпохи после протерозойской истории земли вплоть до современной и во впадинах различных типов. Региональные и полирегиональные толщи почти везде накапливались во время или после развития интенсивного вулканизма.
Наблюдения над процессами современного соленакопления показывают, что соленосные осадки могут накапливаться за счет различных источников: 1) солей, содержащихся в водах Мирового океана; 2) размыва и выщелачивания более древних соленосных толщ; 3) выщелачивания солей из более древних несоленосных отложений; 4) хлора, выносимого при вулканогенных процессах, и натрия, выщелачиваемого из самых различных пород. Анализируя распределение толщ различных типов, можно прийти к выводу, что за счет первых трех источников, как правило, формировались и фор- 118
мируются соленосные толщи локального и зонального типов. ТолЩи регионального и полирегионального типов формировались преимущественно за счет четвертого источника.
Таким путем могут накапливаться также локальные и зональные соленосные толщи, как это наблюдается в настоящее время на территории Казахстана и МНР.
В то же время подсчет общего количества хлора, выделившегося при вулканических процессах за послепротерозойскую историю развития земли, показывает, что его вполне достаточно для накопления соленосных толщ, известных во всех разрезах отложений фанерозоя. Эквивалентное количество натрия, судя по данным о современных процессах гипергенеза, вполне могло быть выщелочено из пород самого различного состава и генезиса (магматогенных и метаморфических).
Изучая распределение региональных и полирегиональных соленосных толщ по разрезу и площади, можно убедиться в том, что оно связано с развитием вулканизма. Все это служит основой предлагаемой гипергенно-вулканогенно-осадочной гипотезы образования соленосных толщ. В результате изучения органического вещества соленосных толщ и процессов современного соленакопления установлено, что при соленакоплении и особенно в момент перерыва в отложении соли происходит захоронение органического вещества, которое затем хорошо герметизируется пластами соли и преобразуется нефть и газ.
Обобщая результаты многочисленных работ, следует прийти к выводу о том, что соляные структуры имеют более широкое распространение в мире, чем это представлялось ранее. Выявлены новые солянокупольные области в Европе, Азии, Африке и Америке. Типично солянокупольные структуры установлены в пределах разных морфологических элементах морского дна (континентальный склон, континентальное подножье и даже абиссальная равнина) и в районах весьма ограниченного развития соленосных толщ (на Севере Русской платформы, на Мизийской платформе).
Среди соляных структур можно выделить несколько групп, отличающихся морфологией соляных тел, их взаимоотношением с вмещающими породами и условиями образования. Выделяются мегаструктуры, локальные структуры и микроструктуры. По форме в плане это изометрические, и анизометрические, по соотношению с покрывающими соленосные толщи породами криптодиапировые, полудиапировые и диапировые и по соотношению с подстилающими породами наложенные и независимые структуры.
В распределении выделенных групп и типов соляных структур наблюдаются определенные закономерности. Мегаструктуры обычно развиваются вдоль зон разломов или крупных антиклинальных структур. Как правило, такие зоны и структуры наблюдаются в периферических частях соленосных бассейнов и как исключение — в их центральных частях. Подобная картина распределения также характерна для анизометрических и изометрических соляных струк- 9* 119
тур: первые преимущественно развиваются в периферических частях бассейнов, а вторые — в центральных.
Анизометрические соляные структуры чаще всего бывают наложенными, изометрические — независимыми. Мегаструктуры большей частью бывают криптодиапировыми, реже полудиапировыми и сравнительно редко диапировыми. Анизометрические структуры очень часто криптодиапировые, реже полудиапировые и диапировые. Изометрические соляные структуры чаще диапировые, реже полудиапировые и еще реже криптодиапировые.
Такое распределение соляных структур противоречит существующим гипотезам их образования (гравитационной, тектонической и др). Имеются также определенные противоречия между характером соляных структур и представлениями об их образовании: с одной стороны, многие исследователи приходят к выводу о наличии соляных структур, формирующихся независимо от тектоники подстилающих осадков (галокинез по Ф. Трусхайму), с другой, — все теоретические расчеты, эксперименты по моделированию свидетельствуют о том, что для начала движения соли необходимы какие-то тектонические подвижки (по разломам и т. д.) Эти противоречия указывают на возможность возникновения каких-то сил, вызывающих самостоятельные движения соли. Действительно, анализируя состав и свойства соленосных пород и насыщающих их флюидов, нельзя не прийти к выводу о том, что при определенных тектонических условиях в этих толщах появляются силы, вызывающие восходящие и связанные с ними горизонтальные движения.
Об этом свидетельствуют многочисленные данные о наличии в соленосных толщах водоносных зон со сверхнормальными пластовыми давлениями. При погружении давление в этих прослоях в определенные моменты может превысить геостатическое, что должно вызвать подъем перекрывающих пластов соли. Факторами, вызывающими повышение давления в пористых прослоях, залегающих внутри соленосных толщ, являются: 1) преобразование гипса в ангидрит и воду, происходящее при температуре 40°С и вызывающее общее увеличение объема на 9%; 2) тепловое расширение воды; 3) преобразование рассеянного органического вещества, в результате которого общий объем флюидов значительно превышает объем вещества, из которого они образовались; 4) метанизация нефтей и углеводородных газов.
При этом первый фактор действует один раз при достижении глубины погружения примерно 1000 м, второй — только при погружении. Что касается процессов преобразования органического вещества и метанизации нефтей и газов, то они особенно интенсивно начинают развиваться при достижении глубин 1000—1500 м, затем протекают непрерывно и усиливаются при нисходящих тектонических движениях. Теоретические расчеты показывают, что при погружении с 1000 до 2000 м давление флюидов в пористых породах может возрастать до 1500 кгс/см2.
Пачки известняков и ангидритов, покрывающие обычно соле- 120
носные толщи или принимающие участие в их строении, облегчают восходящие движения соли. Они образуют свод, который уменьшает давление вышележащих пород, что вызывает горизонтальный подток соли под этот свод.
Форма воздымания соляного тела зависит от характера сопротивления покрывающих соль пород. В тех случаях, когда породы по своим свойствам в плане изотропны, соляное тело имеет в плане изометрическую форму. Когда в покрывающих породах имеются зоны наименьшего сопротивления (разломы), соль движется вдоль этих зон, образуя тела, анизометрические в плане. Если развитие процессов, приводящих к увеличению объемов флюидов, прекращается, то может прекратиться и рост соляных тел. В этих условиях возникают криптодиапировые и полудиапировые соляные тела.
Указанные расчеты и являются обоснованием стратобарической гипотезы образования соляных структур. Согласно этой гипотезе чем больше амплитуда прогибания, тем совершеннее должны быть соляные структуры, что, как отмечалось выше, наблюдается в каждой солянокупольной области.
Предлагаемой гипотезой хорошо обосновываются почти все известные закономерности распространения и характер соляных структур. В частности, устанавливаются закономерности в распространении и характер соляных структур в разных геоструктурных зонах в зависимости от положения соленоаных пород по отношению к стадиям геотектонических циклов.
Анализ распространения нефтегазоносных горизонтов по отношению к соленосным толщам показывает, что в различных геоструктурных впадинах залегание этих горизонтов не одинаково и зависит от времени формирования соленосных толщ на разных стадиях геотектонических циклов.
Наблюдаемая связь между нефтегазоносностью и развитием соленосных толщ не случайна. Она является результатом того, что две независимых группы процессов — соленакопление и образование соляных структур, с одной стороны, и нефтегазообразование и нефтегазонакопление, с другой, — обусловлены единым фактором: нисходящими тектоническими движениями. При этом для развития процессов нефтегазонакопления нисходящие тектонические движения являются фактором, необходимым и почти всегда достаточным, а для соленакопления и образования соляных структур — необходимым, но достаточным. Вот почему нефтегазоносность характерна почти для всех структурных впадин, а соленосность — для ограниченного числа впадин. Но там, где развиты соленосные толщи и соляные структуры, почти всегда должны быть залежи нефти и газа. При этом соленосные толши и образуемые ими структуры оказывают влияние на распространение залежей: 1) как покрышки, создавая благоприятные условия для формирования залежей в первую очередь газа в подстилающих отложениях; 2) как флюидо- упоры, создающие при наличии коллекторов условия для формирования залежи внутри соленосных толщ; 3) как структурообразу-
ющий фактор, влияющий на формирование самых разнообразных ловушек в надсолевых отложениях.
Автор не считает предложенные гипотезы полностью разработанными. Необходимо проведение дополнительных расчетов, экспериментов по моделированию некоторых природных процессов различных анализов.
В частности, некоторые данные о генетической связи вулканогенных образований с соленосными толщами, вероятно, можно получить путем изучения изотопного состава хлора, содержащегося в этих толщах. Косвенные данные могут быть получены при изучении изотопного состава серы, содержащейся в ангидритах. Результаты этих исследований могут оказать существенную помощь при решении другой очень важной проблемы — проблемы накопления огромных толщ сульфатов. Не исключено, что накопление полире- гиональных толщ сульфатов также связано с интенсивным развитием вулканизма, при котором на дневную поверхность поступают огромные количества соединений серы. Эта проблема имеет самостоятельное значение. Однако исходя из того, что соленосные толщи всегда связаны с сульфатными породами и последние распространены шире, не исключено, что они имеют общий генезис, но для накопления соленосных толщ требуются более жесткие условия.
Окончательное решение проблемы образования соляных структур может оказать существенную помощь при выявлении характера структурных планов надсолевых и подсолевых отложений и оценке перспектив нефтегазоносности отдельных стратиграфических комплексов.
Если предложенные гипотезы правильны, использование их для расшифровки геологической истории отдельных регионов, безусловно, приведет к значительному повышению эффективности поисковых работ на нефть и газ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Айзенштадт Г. Е..-А. К истории тектонического развития Прикаспийской впадины. Геологический об., 3. — Труды ВНИГРИ , вып. (1I2&. Л., Гостоптехиздат, 1958.
Айзенштадт Г. Е.-А., Антонов К. В. Формирование соляных куполов и залежей нефти Южной Эмбы. — Труды ВНИГРИ, вып. 207. Л., Гостоптехиздат, 119631
Айзенштадт Г. Е.-А, Горфункель М. В. Тектоника и нефтеносность Прикаспийской и Северо-Германской впадин (сравнительный анализ).— Труды ВНИГРИ, вып. 246. Л., «Недра», 1966.
Айзенштадт Г. Е.-А, Горфункель М. В. О двух формах движения соляных масс при формировании куполов. — В кн.: «Геология и геохимия горючих ископаемых^,, вып. 15. Киев, «Наукова Думка», 1968.
Альтовский М. Е. Об образовании ископаемых соляных месторождений.— В кн.: «Вопросы гидрогеологии и инженерной геологии». Труды ВСЕГИНГЕО, об. 20. М., Госгеолтехиздат, 1962.
Анциферов А. С. и Ефимов М. И. Геологическое строение и нефтегазоносность Жигаловского вала.— В кн.: «Геология и нефтегазоносность Сибирской платформы». Труды ВНИГРИ, вып. 247. Л., «Недра», 11966.
А н ц и ф е р о в А. С. и др. О происхождении диабазов в нижнекембрийских отложениях Иркутского амфитеатра. — В кн.: «Геология и нефтегазоносность юга Восточной Сибири». М., «Недра», >11969.
Б и з и н В. Д. Месторождения каменной соли и рассолов Закарпатской области УССР. — Труды УкрНИИ соляной промышленности, вып. 4 (12), Госгортех- издат, 19612.
Бобко П. С. Газопроявление в рудниках ГДР и мероприятия по борьбе с ними. — Труды ВНИИГалургии, вып. XXXV, Л, Госхимиздат, 1959.
Бурение и крепление скважин в соленосных отложениях. М., ВНИОЭНГ, 1969.
В а ляшко М. Г. О постоянстве состава воды Мирового океана. — Вести. МГУ, сер. IV,, геол., № I1, 1963.
В а ляшко М. Г. Генезис и поиски отложений боратов, связанных с месторождениями морских солей. — «Советская геология», 1969, № 6.
Вант Гофф и др. Исследование условий образования океанических соляных отложений в особенности сассфуртских соляных Залежей. Л., ОНТИ — Хим- теорет, 1936.
Варенцов И. М. Стратиграфия и фации отложений среднего и верхнего девона Тувинского прогиба. М., изд-во АН СССР, 1959.
Варенцов М. И. и др. О возрасте каменной соли в диапировых структурах Чу-Сарысуйской впадины. — Докл. АН СССР, т. 159, № 2, 1964.
Виноградов А. П. Введение в геохимию океана. М., «-Наука», 1967.
Воронин Ю. А., Гольдина Н. А. Пример совместного упрощенного математико-логического разбора геологических классификаций.—«Геология и геофизика», 1965, № 2.
Воронов П. С. Очерки о закономерностях морфометрии глобального рельефа Земли. Л., «Наука», 11968.
^^Гансер А. Геология Гималаев. Серия «Наука о Земле», т, 4. М., «Мир»,
Герасимова В. В. Геологическое строение, литология и условия формирования соленосной толщи Яр Бишкадака.—Труды ВИНИГ, вып. XXXII. Л.. 1956.
Геология и геохимия горючих ископаемых,, вып. 16. Киев, «Наукова Думка», 1969.
Геология и нефтегазоносность Юга Восточной Сибири. М., «Недра», 1969.
Гинзбург И. И. и Рукавишникова И. А. Минералы древней коры выветривания Урала. М., изд-во АН СССР, 1*95 к
Гинзбург Н. Н., Яшина Р. С. Экспериментальные исследования в области выветривания. — Труды Ин-та геол, рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии, вып. 74. М., изд-во АН СССР, 1962.
Г отель Ж. Основы тектоники. М.., «Мир», 1969.
Голубцов В. К., М а х н а ч А. С. Фации территории Белоруссии в палеозое и раннем мезозое. Минск, изд-во АН БССР, 119)6)1».
Г о р к у н О. П. Строение, периодичность и длительность отложения соленосной толщи Старобинского месторождения. — В кн.: «Материалы по геологии районов соленакопления». Труды ВНИИГ, вып. XLV. М., «Недра», 1964.
Горфункель М. В- Основные закономерности формирования соляных структур юго-востока Прикаспийской впадины. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степ. канд. геол.-минер. наук. Л., ВНИГРИ, 1967.
Гребенников Н. П. и Веденин В. И. Бурение глубоких скважин в соленосных отложениях. — НТС, сер. бурение, вып. 1, М., 1964.
Дерпгольц В. Ф. К гипотезе формирования природных растворов.— Докл. АН СССР, т. 442, № 6, 11962.
Д з е н с-Л и то в с к и й А. И. Соляные озера СССР и их минеральные богатства. Л., «Недра», 1968.
Даодзенидзе Г. С. Роль вулканизма в образовании осадочных пород и руд. М„ «Недра», 1969.
Дитмар В. И. и Фил ишь ев Г. П. Бетпакдалинские (нижнечуйские)- диапировые структуры и перспективы их нефтегазоносности. — В кн.: «Тектонические особенности нефтегазоносных впадин севера Туранской плиты». М., «Наука», 1970.
Добрянский А. М. О диапиризме в своде главной антиклинали Донецкого кряжа. — Докл. АН СССР, т. 155, № 1, 11964.
Долгих С. А. Микроструктурный анализ солевого ядра одного из куполов Прикаспия. — «Советская геология», 1962, № 6.
Долгих С. А. Внутреннее строение и некоторые черты роста соляных ядер солянокупольных структур Прикаопия. — Вести. АН Каз. ССР, 4 (217). Алма- Ата, li963i.
Ж е л т о в Ю. П. Деформации горных пород. М. .«Недра», 1968.
Жолтаев К. К механизму образования карнизов соляных ядер. — Изв. вузов, «Нефть и газ», 1965, № 9.
Жолтаев Г. Ж. О терминах «соляной купол», «соляной шток», «соляной массив» и «соляная антиклиналь». — Изв. АН Каз. ССР, сер. геол., 1968, № 8.
Жуков В. В. Соляная тектоника в Прикаспийской впадине. — Изв. вузов, «Геология и разведка», 1967, № 8.
Журавлев В. С. Типы соляных куполов Прикаспийской впадины. Труды ГИН АН СССР, вып. 92. М„ Изд-во АН СССР, 1963.
Зеленое К. К. Подводный вулканизм и его роль в формировании осадочных пород. — В кн.: «Вулканогенно-осадочные и терригенные формации». Труды ГИН АН СССР, вып. 81*. М., Изд-во АН СССР, 19631
3 е л е н о в К. К. Некоторые особенности подводного вулканизма на примере вулкана Бану-Вуху (Индонезия). — В кн.: «Вулканогенно-осадочные формации и полезные ископаемые». М., «Наука», 1965.
И в а н о в А. А. Основа геологии и методика поисков, разведки и оценки месторождений минеральных солей. М., Госгеолиздат, I960.
Иванов А. А. Интрузии магматических пород в галогенных формациях.— В кн.: «Геология соляных и калийных месторождений». Труды ВСЕГЕИ, т, 161', 1968.
И в а н о в А. А., Воронова М. Л. Геология Верхнепечорского соленосного бассейна и его калиеносность. — Труды ВСЕГЕИ, т ;16Ц .1(968.
Иванов А. А. и др. Древесные остатки в ископаемых соляных залежах.— «Советская геология», 1\963, № 8..;.
Иванов А. А., Кириков В. П. К вопросу об условиях формирования соленосных отложений Армении и перспективы их калиеносности. — «Советская геология», 1867, № 3)..-j
Иванов А. И., Левицкий Ю. Ф. Геология галогенных отложений (формаций) СССР. — Труды ВСЕГЕИ, нов. сер., т. 35. Л., Гостоптехиздат, I9601.
Ка л и н к о М. К. Геология и нефтегазоносность полуострова Юрюнг-Тумус (Нордвик). — Труды научно-исслед. ин-та геологии Арктики, т. XVI. Л., 1953.
К а л и и к о М. К. Основные закономерности распределения нефти и газа в земной коре. М., «Недра», 1'964.
К ал ин ко М. К- Неорганическое происхождение нефти в свете современных данных (критический анализ). М., «Недра», 1968.
Капченко Л. Н. О природе хлоридных глубинных рассолов. — «Советская геология», 1962, № 3.'
Кириков В. П. Основные этапы формирования галогенных отложений в Припятском прогибе и Днепровско-Донецкой впадине.— Труды ВСЕГЕИ, т. 9К Л., Госгеолтехиздат, 1963.
К и т ы к В. И. Условия образования соляных структур. Киев, изд-во АН УССР, 1963.
К о г а н В. Д. Основные ритмы хемогенной толщи Донецкой перми. — «Советская геология», 1964, № 9.
Коган В. Д., Андреева В. И. Возраст диапировых структур восточной части Приднепровского грабена. — «Геология нефти и газа»,, 1963, № 4.
Комаров П. В. К геохимии фтора. — В кн.: «Наука», сер. геол. М., «Наука», 1969.
Конпин В. И. О генезисе некоторых структур на Верхнекамском месторождении солей. — Докл. АН СССР, т. 15И( № 4, 1*963.
Конпин В. И. Условия развития соляной тектоники в Соликамской депрессии. — Труды ВНИГНИ, Камский филиал, вып. XVI. г. Пермь, 1*965.
Кореневский С. М. и Донченко К. Б. Геология и условия формирования калийных месторождений Советского Предкарпатья. — В кн.: «Геология месторождений калийных солей^. Труды ВСЕГЕИ, т. 99. Л., Гостоптехиздат, 1963.
Коробов С. С. О структурах течения соли в ядрах соляных куполов.— Докл. АН СССР, т. 146, № 3, 1*962.
Косыгин Ю. А. Соляная тектоника платформенных областей. М., Гостоптехиздат, 1950.
Косыгин Ю. А. Типы соляных структур платформенных и геосинклиналь- ных областей. — Труды ГИН АН СССР, вып. 29. М., изд.-во АН СССР, I960.
Косыгин Ю. А. Тектоника. М., «Недра», 1969.
Ксеншкевич М. и др. Очерк геологии Польши. М., «Недра», 1968.
Кудрявцев Н. А. О закономерностях накопления ископаемых солей (к вопросу о парагенезисе нефти и соли). — «Советская геология», 1966, № 7.
Лебедев В. И. О некоторых факторах, определяющих миграцию щелочных и щелочноземельных элементов в зоне гипергенеза. — «Геохимия», 1957, № 6.
Левицкий Ю. Ф. Ангидрит со змееподобной структурой. —- В кн.: «Вопросы геологии соляных месторождений». Труды ВСЕГЕИ, т. 68. Л., ОНТИ ВСЕГЕИ, 1963."
Л и С ы-Г у а н. Геология Китая. М., ИЛ, 1952.
Лобанова В. В. Роль пирокластического материала в формировании соляной толщи поднятия Западный Азгир. — Докл. АН СССР, т. 1*25, № 5, 1969.
Лонг Д., Чиериджи Д. Л. Сжимаемость и удельный вес подземных вод в пластовых условиях. V Международный нефтяной конгресс, т. II. М., Гостоптехиздат, 19611
Лотце Ф. Распространение эвапоритов в пространстве и времени. Проблемы палеоклиматолргии. М,, «Мир», 11968.
М архинин Е. К. Роль вулканизма в формировании земной коры на примере Курильской островной дуги. М., «Наука», /1967.
Мархинин Е. К. Роль вулканических продуктов в формировании земной коры. — В кн.: «Современный вулканизм», т. 1. М., «Наука», I9601.
Митин Н. Е. Проявление цикличности в разрезе осадочного чехла Восточно-Кубанского прогиба. — Труды КФ ВНИИНефть, вып. '1'9. М., «Недра», 1969.
Морозов С. С. Изменение химического состава, физических и физико-химических свойств магматических горных пород и минералов при взаимодействии с водными растворами. — В кн.: «Растворение и выщелачивание горных пород». М., Госстройиздат, 1957.
М ю л л е р П. и ВингольцР. О генезисе углеводородов в карбонатных отложениях цехштейна (верхняя пермь) на территории Германской Демократической Республики. — «Геология нефти и газа», 1968, № 5.
Набиев М. Н. и О с ич к ин а Р. Г. Калийные соли Тюбегатана. Ташкент, «Наука», 1965.
Н а д а и А. Пластичность и разрушение твердых тел, т. 2. М., «Мир», 1969.
Нед вига С. И., Пономаренко Н. А. Геологические условия и газоносность Аванского месторождения каменной соли в Армянской ССР. — Труды ВНИИсоль, вып. 9 (|17). М., «Недра», 1965.
Несмело в а 3. Н. О газах в калийных солях Березниковского рудника. — Труды ВНИИГалургии, вып. XXXV. Л., Госхимиздат, <1959.
Нес мело в а 3. Н. Геохимические особенности газов соленосных пород. Геохим. об., 7.— Труды ВНИГРИ, вып. 174. Л., Гостоптехиздат, 196k
Новик-Качан В. П. К вопросу о формировании глубинных хлоридных рассолов. — «Советская геология», 1964, № 3.
Он ческу Н. Геология Румынской Народной Республики. М,, ИЛ, 1960.
Осадкообразование и полезные ископаемые вулканических областей прошлого, т. 1г. Осадкообразование. — Труды ГИН, вып. 195. М., «Наука», 1968.
Ошакпаев Т. А. К проблеме деформации кристаллов каменной соли (применительно к решению вопросов соляной тектоники). — Труды ин-та геол, наук, АН КазССР, т. ,16. Алма-Ата, «Наука», 1966.
Паркер Т. Д. и Мак-Доуэлл А. Н. Экспериментальное изучение солянокупольной тектоники. — В кн.: «Вопросы экспериментальной тектоники». ИЛ, ■1957.
Пас тушен ко Ю. Н. К стратиграфии вулканогенно-порфиритовой формации байоса южного склона Западного Кавказа. — «Советская геология», 1967, № 3.
Певнев А. К. Современные движения земной поверхности в районе Бас- кунчакской солянокупольной структуры. М,, «Наука», 11968.
Питковская У. Н. Литолого-фациальные особенности рифейских и нижнекембрийских отложений Юга Иркутского амфитеатра. — В кн.: «Геология и нефтегазоносность Сибирской -платформы». Труды ВНИГРИ, вып. 247. Л., «Недра», 1966.
Поиски нефти и газа в солянокупольных областях. Труды МИНХ и ГП, вып. 90. М„ «Недра», 1970.
Р и х т е р-Б е р н б у р г Г. Влияние циклов солнечной активности и других климатических циклов на образование ленточных эвапоритов. — В кн.: «Проблемы палеоклиматологии». Труды симпозиума. М., «Мир»., 1/968.
Сельский В. А. Соляные купола и их связь с нефтью. Л., ОНТИ, НКТП, Л„ 1906.
Симуков А. Д. Путевые заметки по Хангаю и Гоби зимой 1937 г.— «Современная Монголия», № 2 (27). Улан-Батор, 1938.
-Соболев В. С. О нефтепроявлениях в солях на Челкарском куполе в северной части Прикаспийской впадины. — Геол, сб., № 5. Труды ВНИГРИ, вып. 163-. Л., Гостоптехиздат, /11960.
Соколов Г. А., Павлов Д. И. Об источниках и роли хлора в магмато- генном рудообразовании. — Доклады сов. геологов на XXII сессии МГК. М.„ «Недра», 1064.
Солянокупольные регионы СССР и их нефтегазоносность, ч. II. Киев, «Нау- кова думка», 1969.
Страхов Н. М. Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли. М., Гос- геолтехиздат, 1963.
Сычев а-М ихайлова А. М. Механизм тектонических (процессов в обстановке инверсии плотности горных пород (применительно к формированию соляных структур Прикаспийской впадины). Автореф. диссерт. на соиск. уч. степ, канд. геол.-минер, наук. М., МГУ, 1969.'
Ткаченко Б. В. и др. Геология и полезные ископаемые центральной части Тунгусского бассейна. — Труды ГГУ Главсевморпути, т. ИР. Л., изд-во «Глав- севморпути», 1941.
Тектонические особенности нефтегазоносных впадин севера Туранской плиты. М., «Наука», 1970.
Узембло В. В. Соляные месторождения и солепроявления восточных районов СССР. — Труды ВНИИсоль, вып. 112 (20). М., Госгортехиздат, 1966.
Усенко Н. С., Вернадская Л. Г. О вулканизме Днепровско-Донецкой впадины. — Изв. АН СССР, сер. геол., № 2, 1954.
Условия образования и особенности нефтегазоносности солянокупольных структур. Киев, «Наукова Думка», '1966..
. Успенский В. А. Опыт материального баланса процессов, происходящих при метаморфизме угольных пластов. — Изв. АН СССР, сер. геол., № 6, 1954.
Ф и в е г М. П. О длительности накопления соляных толщ. — Труды ВНИИГалургии, вып. XXIX. Л., Госхимиздат, 1964.
Фивег М. П. Типы солеродных бассейнов. — Труды ВНИИГалургии, вып. XXXII. Л., 1956.
Ф и в е г М. П. О текстурах нижней каменной соли Верхнекамского месторождения. — Труды ВНИИГалургии. вып. XXXV. Л., Госхимиздат, 1959.
Фивег М. П. Геологическая обстановка седиментации соленосных серий и их калийных горизонтов. Автореф. диссерт. на соиск. уч. степ, д-ра геол.-минер. наук. Л., ВНИИГалургии, 4964.
Фивег М. П. и Банера Н. И. Палеогеография кунгурского соленакопле- ния восточной части Русской платформы и Предуральского прогиба. — «Литология и полезные ископаемые», 1968, № 1.-
Фролов Б. М. Геологическая структура Западного Забайкалья и Байкало- Патомского нагорья в связи с оценкой перспектив нефтегазоносности некоторых районов Сибирской платформы. — В кн.: «Геология и нефтегазоносность юга Сибирской платформы». Труды ВНИГРИ, вып. 247. Л., «Недра», 1966.
Фукс Б. А. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности Западной части Канско-Тасеевской впадины. — В кн.: «Геология и газонефтенос- ность Восточной Сибири». М., «Недрам 1966.
Хайн В. Е. Общая геотектоника. М., «Недра», 1966.
Хайн В. Е. Основные черты структуры Альпийского пояса Евразии в пределах Ближнего и Среднего Востока. — Вести. МГУ, сер. геол., № 6, 1968.
Ходьков А. Е. О роли подземных вод, нефти и газов в образовании антиклинальных, куполовидных и складок осадочных толщ. В кн.: «Материалы изученных районов современного и ископаемого соленакопления».— Труды ВНИИГалургии, вып. XXXII. Л., Госхимиздат, 1966.
Ходьков А. Е.,, Валуконис Г. И. Формирование и геологическая роль подземных вод. Изд-во ЛГУ, 49168.
Ца туров А. И. и др. Перспективы нефтегазоносности юрского подсолевого комплекса Предкавказья. — «Геология нефти и газа». 1968, № 10.
Чарыгин М. М., Васильев Ю. М. и др. О причинах аномально-высоких давлений в газовых залежах соленосных толщ Прикаспийской впадины. Изд., МИНХиГП, 1968.
Черепенников А. А. и Рагозина Е. А. О газах старобинского месторождения калийных солей.—Труды ВНИИГалургии вып., XLV. Л., Госхимиздат, 1964.
Ч ж е н Г е н и др. Нефтяные и газовые месторождения Китайской Народной Республики. М., Гостоптехиздат, 1908.
Я н ш ин А. Л. О глубине солеродных бассейнов и некоторых вопросах формирования мощных соляных толщ. — «Геология и геофизика», 1961, № 1.
Венева Р-, Маринова Р. и Монахов Ив. Глауберит от Мировското
каменосолно находище. Нов. минерал, за Балгария. Списание на Българско Гео- логическю Дружество; год XXVIII; кн. 1, 1967.
Ad ans J. Permia Salt Deposits, W. Tex. and New Mexico in Saline Deposits 1968.
AufrichtW. and Howard K- Salt characteristic as they affect Storage of Hydrocarbons.— Journal of Petr. Technology, v. 13, No 8, 1961.
В a 1 k R. Structure of Grand Saline Salt Dome Van Zandt County. Texas, BAAPG, v. 33, No. 1)1, 1949.
Balk R. Jefferson island Salt dome. Lousiana, BAAPG, v. 37, No. 11, 1953.
Benavides V. Saline deposits of South America'. Saline Deposits, 1968.
Ben tor JoncovK. Some geochemical aspects of the Dead Sea and the' question of its age. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 25, No. 4, 4961.
Braunstein J. and O’Brien G. (eds). Diapirism and Diapirs. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull. Memoir 8, Tulsa, Oklahoma, '1968'.
Briggs J„ Pollack H. Digital Model of Evaporite Sedimentation. Science. American Association for the advancement of Science, v. 1155, No. 3761, 11964.
Brinkmann R. at all. Diapir Tektonik und stratigraphie im Vorland der Spanischen Westpyrenaen. — Beihefte zun Geologischen Jahrbuch, Heft 66. Hannover, 1967.
В г о g u о n G. and V e r r i e r G. Oil and Geology in Guanza basin of Angola. BAAPG, v. ,50, No. V, .1966.
В run strom 'R. and Walmsley P. Permian Evaporites in North sea Basin. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 5|3i, No. 4, 4969.
В u г k C. A. at all. Deep-sea drilling into the Challenger Knoll, Central Gulf of Mexico. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 53, No. 6, 1969.
В u s s о n G. La Sedimentation des evaporites. Comparaison des donnus sahariennes d’gulugnes theories, hypotnisos et observations classigues an nouvelles. Memoires du Museum National d’nistore, naturelie. Nouvella serie. Tome XIX. Paris, Editions du Museum, 4968.
Coats K. The Geology and mineralisation of the Blimmann dome diapir. Dep. of Mines South Australium. Geol. 'Suryey Report of Investigations, No. 26, 11964.
Coste E. The Volcanic Origin of Natural Gas and Petroleum Canad. Min. Inst., v. 6, Г904.
De Golyer E. Theory of Volcanic Origin of Salt Domes. Traus. Amer. Inst. Min. Eng., v. 6L, 1919.
Diapirism and Diapirs. Memoir 8 a Symposium Publ. AAPG, Tulsa, Oklahoma, 1'968.
D u p о n y-C a m e t J. Triassic diapiris Salt Structure, South-Western Aquitaine Basin, Franse, BAAPG, v. 37, No. Ю, 19531
Evaporites and Petroleum. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 5I3„ No. 4, 1969.
Fuller J. and Porter J. Evaporite Formations with Petroleum Reservoirs in Devonian and Mississipian of Alberta, Saskatchewan and North Dakota. Amer. Ass. Pert. Geol. Bull., v. 53, No. 4, 1969.
GenkensF. Geology of the Arabian Peninsula; Jemen Geol., Survey Proff, papers, N 560-B, 1966.
Gill W. The Mediterranean basin in Salt basins around Africa, 1965.
Gimm W. Kohlensanre und Kohlenwasserstoffgase im Kalibergbau der DDR und Methoden zur Bekampfung der Gasgefahren. Bergbantechnik. 4, Jahrang, H. 11, 12, 4964.
Gussow W. Carboniferous stratigraphy and structural geology of New Brunswick, Canada. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 37, 1953.
Gussow W. Salt Diapism in Diapirism and Diapirs, 1968.
Hager L. The Mounds of Southern Oil Fields. Eng. Min., J., v. 78, 1904.
H a n d i n J. and Hager R. Experimental deformation of sedimentary rocks under confining Pressure: test at high temperature, BAAPG, v. 42, No. 42, № 12, 1958.
Heybrock T. The Ked Sea Miocene Evaporite Basin. Salt Basins around Africa. Lindon, 1965.
Hills J. Permian Basin fields area, West Texas and Southeastern New Mexico. In Saline Deposits, 1*968.
Hite R. Potash-bearing evaporite cedes in the Salt anticlines the Paradox basin. Colorado and Utah. U. S. Survey Prof., paper, No. 88, i1(964.
H о 1 w e r d a J. and Hutchinson R. Potash-Bearing Evaporites in the Danaki Area, Ethiopia, Economic Geology, v. 60<, No. 2, .11968.
Kent P. and Walmsley P. North Sea Progress. Amer. Assoc. Petrol. Geol. Bull,, v. 54, No. Г, 1970..
К h u d о 1 e у К. Principal features of Cuban Geology. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 51, No. 5, 1967..
King R. Petroleum Exploration and Production in Europe in 1970. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. '55, No. 9^, 19'7 К..■
Kot ter W. Beitrage zur Kenntuis Kalisalzvorkommens von Buggingen (Baden). Stutgart, 1965.
Kranck E. Gypsum Tectonics on Axel Heiberg Island NW Territories, Canada. Geology .of the Arctic, v. lit, University, of Toronto Press, 1(961.
Krischnan M. Salt tectonics in the Penjab salt Range, Pakistan. Geol. Soc. of Amer. Bull., v. 77, No. I1, il|966.
Lotze F. Steinsalz und Kalisalze Geologic in die Wichtigsten. Lagerstatten der Nicht-Erze. B. KMl, t. il; Verlag Gebruder Borntaeger. Berlin, 1938.
. Lotze F. Steinsalz und Kalisalze Geologic die Wichtigste Lagerstatten der Niett-Erze 1, v. 2, Auge. Berlin, 1957.
Mattox R. Upheaval Dome, a Possible Salt Dome in the Paradox Basin, Utah in Saline Deposite, 1968.
Mattox R. Salt anticline field area, Paradox Basin, Colorado. Saine Deposits, 1968.
Murray G. Structures of Gulf of Mexico Basin — A review., Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 50.. No. 3, 1966.
N e e v D. and Emery K. The Dead Sea. Depositional processes and environments of evaporites. State of Israel. Ministry of Development Geological survey Bull. No. 4T, Jerysalem, (1967.
Nettleton L. Fluid mechnism of Salt Domes. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. H8, No. 9, 1934;x
O’brien C. 'Salt diapirism in South Persia Geologie en Mignbow, Nw. S., 19E, Jaaragang, No. 9, 1957.
Parker T. and Me. Dowell A., Model Studies of Salt-dome tectonics. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 89, No. 12, 19156.
P a u t о t 'G. at all. Continuous Deep see Salt Layer along North Atlantic Margins related to Early Phase of Rifting. «Nature», v. 227, .1970.
P a u t о t G. at all. Continuous . deep salt Layer along North Atlantic margins related to early phase of rifting. Contribution I to scientific Results of Northat- lante and Nestlante Cruises of R/V «Jeancharcot» Centre Oceanologique de Bretagne. Brest, 1970.
Peterson J. and H i t e (R. Pennsylvanian Evaporite — Carbonate Cycles and Their Relation to Petroleum Occurence, Southern Rocky Mountains. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v, 5Q, No. 4, 1969.
' P h I e ge r F. Foraminiferal popylations in Laguna Madre, Texas. Tohoku, Univ. Sci. Repts., 2-d ser. (Geology), spec. vol. 4; I960.
Phleger F. A. Modern Evaporite Deposit in Mexico. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 53', No. 4, 1969.
Phleger F. and Ewing G. Sedimentology and oceanography of coastal lagoons in Baja California, Mexico. Geol. Soc. Amer. Bull.,, v. 73, No. Ji, 1196Й1.
Poborski J., Gazy W. Bolskich Kopalnisch Soli. Pyzeglad Gorniezy. Tom XV (XLVI), No. 1 (732—33), 1959.
R a m b e г g H. Experimental stady of gravity tectonice. Bull. Geol. Yust. University. Upsala, v. 42; No. 1, I960.
Roehler H. Resifinition of tipton member of Green riven formation of Wyoming. The Amer. Ass. Petrol. Geol. Bull., v. 52/Hli, nov., 1968.
Sanford B. 'Salina Salt Beds — SW. Ontatio. Geol. Survey of Canada, paper. No. 65—9, 1965;
Saline Deposits. A. Symposium of Papers from the International Con-
fererice On Saline beposits, Houston, Техас, 19&2. Special Geol. Society of America, paper, No. 88, New York, 1968.
Salt Basins around Africa. The Institute of Petroleum. London, 11965.
Scruton P. Deposition of avaporites. BAAPG, v. 317,1IL, I960.
Schmalz R. Deep-Water Evaporite Deposition. A. Genetic Midel. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 5ft No. 4, 196ft
Smith G. Evaporite salts from the dry Valleys of Victoria Land, Antarctica. 'New Zealand Journal of Geol. and Geoph., v. ft No. 2,, 1966.
Sokolowski I. Rola halokinery w rozwogu osado’w mezozoicznych i kenozoicznych structury Moglina i Synklinorium Mogilensko-Lodzkiego. Inst. Geol. Prace, Tom L. Warszawa, 1966.
Stocklin I. Salt Deposits, of the Middle East. Saline Deposits, 11968.
Trusheim F. Mechanism of Salt migration in Northern Germany. Amer. Ass. Petr. Geol. Bull., v. 44, No. 9, 1960.
ОГЛАВЛЕНИЕ
. Введение ...3
1асть первая. Основные закономерности распространения, особенности строе- жя и условия накопления соленосных толщ и захороненного в них органического вещества6
'лава I. Распространение соленосных толщ . 8
'лава И. Особенности состава и строения соленосных толщ26
'лава III. Источники накопления соленосных отложений 38
'лава IV. Гипотеза гипергенно-вулканогенно-осадочного образования по- лирегиональных и региональных соленосных толщ 45
Глава V. Органическое вещество и продукты его преобразования в соленосных толщах ..56
1асть вторая. Классификация, закономерности распространения, условия формирования соляных структур и их влияние на нефтегазоносность 64
Глава VI. Особенности строения соляных структур и их классификация . 64
Глава VII. Основные закономерности распространения соляных тел и структур ......74
Глава VIII. Гипотезы образования соляных структур 90
Глава IX. Физические свойства пород, слагающих соленосные толщи, и силы, действующие внутри них .95
'лаза X. Стратобарическая гипотеза образования соляных структур . . 102
Глава XI. Геологические данные, подтверждающие стратобарическую ги
потезу образования соляных структур ...... . 107
Глава XII. Влияние соляных структур па нефтегазоносность территорий и акваторий ИЗ
Заключение ............ 118
Гписок литературы ....123
Министерство геологии СССР
Всесоюзный научно-исследовательскийгеологоразведочный нефтяной институт
ТРУДЫ, ВЫПУСК 127
МИХАИЛ КУЗЬМИЧ КАЛИНКО
Соленакопление, образование соляных структури их влияние на нефтегазоносность
Редактор издательства: А. Г. Ионель. Технический редактор Л. Н. Шиманова. Корректор Г. Г. Большова.
Сдано в набор 19/VII1 1972 г. Подписано в печать 17/1-1973 г. Т-01143 Формат 60х90!/16 Бумага № 2. Тираж 1000 экз. Печ. л. 9,25 с 2 вкл. Уч.-изд. л. 9,20. Заказ 1889/11339—7. Цена 92 коп.
Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12,Третьяковский проезд, д. 1/19.
Саратов. «Полиграфист». Пр. Кирова, 27.
Рис. 1. Карта распространения соленосных толщ. Составил М. К. Калинко, 1974 г.
Возраст соленосных толщ: со — протерозойский (?); сЬ — кембрийский; s— силурийский; d —девонский; Л — каменноугольный; Р* — раннепермский; Р2 — позднепермский; f — триасовый; g — юрский; с — меловой; Pg — палеогеновый; ng — неогеновый; с — четвертичный и современный; ?—возраст не известен (индексы по международной геологической карте Европы, Ганновер. 1971 г.).
Вклейка к заказу 1889
I
Рис. 24. Распространение соляных структур разных типов в соленосных бассейнах мира.
Вклейка к заказу 1339Вклейка к заказу 1339Структуры второго порядка: 1 — диапировые; 2 —• полудиапировые; 3 — криптодиапировые; структуры третьего порядка: 4 — диапировые изо-метрические; 5 — диапировые анизометрические; 6 — криптодиалировые; 7 — псевдодиапнровые; 8—диапиры, более точно неопределенные; 9 —границы бассейнов. Номера бассейнов соответствуют таковым в табл. 7, бассейны без номеров не имеют соляных структур.
Вклейка к заказу 1339
Вклейка к заказу 1339
’ Ьп.кобЛб;553,9Ш
МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССРвсесоюзный научно-исследовательскийГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙНЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ
М. к. КАЛИНКО
ТРУДЫТРУДЫВыпуск 127
ТРУДЫ
ТРУДЫ
СОЛЕНАКОПЛЕНИЕ,ОБРАЗОВАНИЕ
СОЛЯНЫХ СТРУКТУРИ ИХ ВЛИЯНИЕ.НА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА»
Москва, 1973
УДК 5-53. 982. 234 (061) ‘
Калинко М. К. Соленакопление, образование соляных структур и их влияние на нефтегазоносность. М., «Недра», 1973, с. 132. (М-во геологии СССР, Всесоюзн. науч.-исслед. геол.-развед. нефт. нн-т).
Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена выявлению основных закономерностей распространения, особенностям строения и условиям и источникам накопления соленосных толщ, а также аккумуляции в них органического вещества. В этой части приводятся данные о распространении соленосных толщ во всех соляных бассейнах мира и о количестве содержащейся в них соли. Показано, что соль распределена неравномерно по системам фанерозоя.
Выявленные закономерности распределения соли по площади и по разрезу свидетельствуют о том, что они накапливались в различных бассейнах, чаще всего связанных с Мировым океаном. Однако источником формирования этих толщ не могли являться соли, содержащиеся в водах Мирового океана. Обосновывается гипотеза гипергенно-вулканогенно-осадочного происхождения полирегиональ- ных соленосных толщ. В последней главе этой части обобщается информация о захоронении органического вещества при соленакоплении и дальнейшем преобразовании этого вещества в сторону нефти и углеводородных газов.
Во второй части книги рассматриваются классификация, закономерности распространения и условия формирования соляных структур, а также их влияния на нефтегазоносность. Предложена новая классификация выделенных типов структур во всех соленосных бассейнах мира. Полученные данные, а также данные о физических свойствах пород, слагающих соленосные толщи, служат обоснованием новой стратобарической, гипотезы образования соляных структур.
Рассмотрены геологические данные по всем солянокупольным регионам мира, подтверждающие указанную гипотезу.
Заключительная глава книги посвящена анализу влияния соляных структур на нефтегазоносность территорий и акваторий различных регионов мира.. Доказывается, что нефть и соль, с одной стороны, генетически связаны. С другой стороны, любая полирегиональная соленосная толща, являясь наиболее совершенным флюидоупором, создает условия, благоприятные" для аккумуляции нефти и газа под ней, а соляные структуры, формируют ловушки для образования залежей в надсоленосном комплексе.
Таблиц L4, иллюстраций 28, список литературы — 185 назв.