Геодинаміка розломів Передкарпаття - Автореферат

Наявність незясованих питань та розвиток нових методів досліджень, що набули широкого застосування під час вивчення інших територій і які не використовували для вивчення Передкарпаття, зумовили актуальність цієї роботи. Дослідження також проведено за ґрантом Американської асоціації нафтових геологів “Геодинаміка розломів Передкарпаття”. Під час вивчення розломної тектоніки використано дані буріння свердловин у межах обстежуваного району та геофізичних досліджень свердловин, результати регіональних геофізичних вишукувань, дані власних польових досліджень, проведених на території Передкарпатського прогину, прилеглої частини Скибової зони Українських Карпат та схилу Східноєвропейської платформи, топографічні карти різних масштабів, топографічні карти в цифровому записі, опубліковані геологічні та тектонічні карти, результати попередніх досліджень, викладені в монографіях, статтях і звітах. За час вивчення розломної тектоніки Передкарпаття вчені на підставі результатів геологічного картування, регіональних геофізичних досліджень і геофізичних досліджень свердловин виділили розривні структури різних масштабів - від регіональних до локальних, склали карти розломної тектоніки (загальні, регіональні, детальні тощо). Перш за все, не створено модель історії розломів Передкарпатського прогину та його фундаменту, не вирішено проблему звязку розломної тектоніки ложа (фундаменту) та власне прогину, не розшифровано повністю історії розломів під час формування прогину; не виявлено сил, що привели до утворення розривних порушень, та їхньої еволюції; дискусійними є питання впливу дизюнктивів на формування рельєфу.Усі методи, застосовані під дослідження розломної тектоніки Передкарпаття, можна розділити на три групи: методи басейнового аналізу, методи структурної геології, методи тектонічної геології. З великої кількості методів басейнового аналізу використано такі методи, як побудова кривих тектонічного опускання і кривих швидкостей осадонагромадження, дослідження конседиментаційних розломів з побудовою графіків конседиментаційності розломів. Під час побудови кривих тектонічного опускання враховано такі дані: вік порід, їхня потужність, літологічний склад, палеоглибини формування, пористість. Метод побудови кривих тектонічного опускання, загального опускання, швидкостей осадонагромадження найдетальніше розроблений голландським геологом Ван дер Хінтом (1977). Криві тектонічного опускання та швидкостей осадонагромадження побудовано за даними по свердловинах Передкарпаття, що пройшли міоценові, крейдові та юрські відклади.Побудова кривих тектонічного опускання і швидкостей осадонагромадження дала змогу отримати такі дані. Криві тектонічного опускання для міоцену мають типову вигнуту форму, тобто свідчать про зростання опускань з часом. Швидкість тектонічного опускання зростає з часом від 10 м/млн. р. під час відкладення евапоритової товщі до 700 м/млн. і 1800 м/млн. років під час осадонагромадження косівської та дашавської світ, відповідно. На підставі положення розломів у просторі, напрямів переміщення по їхніх площинах, зясування їхнього взаємного віку вдалось визначити палеонапруження або сили, що привели до їхнього утворення. Розломи, що обмежували блоки, були конседиментаційними, про що свідчить зміна потужностей одновікових порід у різних блоках, розділених розломами.У дисертації теоретично узагальнено питання актуальних наукових завдань у галузі розломної тектоніки, а також вплив розломної тектоніки на розвиток Передкарпатського прогину. Незважаючи на значну кількість геолого-геофізичних робіт та спеціальних досліджень, спрямованих на вивчення розломної тектоніки, деякі питання залишались не вирішеними або повністю не висвітленими. До дискусійних належить проблема звязку розломної тектоніки Передкарпатського прогину та його фундаменту; визначення сил, що приводили до формування розломів; вплив розломної тектоніки на формування рельєфу. Для вирішення наукових завдань використано комплексний підхід, що охопив методи басейнового аналізу, структурної геології і тектонічної геоморфології. Це стосується даних про швидкості осадонагромадження та тектонічного опускання, визначення сил, що приводили до формування дизюнктивів, геоморфічних характеристик рельєфу.

Побудова кривих тектонічного опускання і швидкостей осадонагромадження дала змогу отримати такі дані. Криві тектонічного опускання для міоцену мають типову вигнуту форму, тобто свідчать про зростання опускань з часом. Такий тип тектонічних кривих уважають характерним для флексурного басейну, що розвивався в компресійному режимі. Швидкість тектонічного опускання зростає з часом від 10 м/млн. р. під час відкладення евапоритової товщі до 700 м/млн. і 1800 м/млн. років під час осадонагромадження косівської та дашавської світ, відповідно. Ступінь осадонагромадження в басейні змінюється подібно до тектонічного опускання. Для тираської світи і старших товщ швидкість осадонагромадження становить до 50 м/млн. років. Для косівської світи ступінь седиментації збільшується до 1200 м/млн. років. Найбільша швидкість осадонагромадження становить 3500 м/млн. років для дашавської світи. Ступінь осадонагромадження і тектонічного опускання зростають з північного сходу на південний захід.

На підставі аналізу визначено дві фази тектонічного розвитку. Перш фазу характеризує низький ступінь тектонічного опускання. Низьким також є ступінь осадонагромадження, що свідчить про незначне підняття сусідніх Карпат.

Аналіз конседиментаційних розломів допоміг отримати такі дані. Найбільші значення переміщення по площинах розломів під час осадонагромадження визначення для міоценового часу. Як і у випадку тектонічного опускання та швидкостей осадонагромадження, для них виявлені значення, що різко відрізняються між собою для порід дашавської і косівської світи з одного боку і для старших відкладів, - з іншого. Для порід ложа Передкарпатського прогину переміщення конседиментаційних розломів значно менші, ніж для власне прогину: для крейдового комплексу порід воно становить до 180 м, для юрських - до 250 м.

Мезоструктурні дослідження та визначення палеонапружень дали такі результати. На підставі положення розломів у просторі, напрямів переміщення по їхніх площинах, зясування їхнього взаємного віку вдалось визначити палеонапруження або сили, що привели до їхнього утворення. Для регіональних поздовжніх розломів головна вісь палеонапружень займає майже вертикальне (75-85°) положення в напрямі з північного сходу на південний захід. Для поперечних розломів зусилля спрямовані приблизно в напрямі з півдня на північ, а головна вісь палеонапружень займає майже горизонтальне положення.

Вивчення в полі мезоструктур та наступна інтерпретація дали змогу виявити декілька епізодів деформації для прогину та сусідніх територій. Найскладніша картина розподілу напружень у внутрішніх одиницях Карпат. Для Передкарпатського прогину вона досить проста. Положення осей напружень, що приводили до утворення порушень, змінюються вздовж прогину від північного заходу до південного сходу. На північному заході вони займають положення близьке до меридіонального, у центральній частині зорієнтовані на північний схід, у південно-східній - ближче до широтного.

Результати, отримані на підставі досліджень з використанням методів тектонічної геоморфології, такі. Гіпсометричні криві, побудовані для Передкарпатського прогину в цілому та окремих його ділянок, засвідчують різну геотектонічну активність. Різна форма кривих є ознакою різного ступеня розчленованості рельєфу. Найвища активність зафіксована для південно-східної (покутської) частини прогину, найменша - для північно-західної. Доказом різної неотектонічної активності Передкарпаття також є коефіцієнти асиметрії водозбірних басейнів Дністра і Пруту. Коефіцієнти нерівності фронту гірської споруди мають такі значення: Snf = 1,1 для північно-західної частини, Snf = 2,5 для центральної і Snf = 1,3 для південно-східної. Власне форма гірської споруди свідчить про неоднаковість неотектонічних процесів у крайовій частині орогену, що приурочений до Передкарпатського прогину. Аналіз річкових долин демонструє відображення в рельєфі поздовжніх і поперечних структур. Карти відносних висот та згущених (конденсованих) горизонталей Українських Карпат і прилеглої території показують різну інтенсивність неотектонічних процесів уздовж прогину, а також відображення поздовжніх і поперечних структур. Найбільший ступінь розчленованості рельєфу характерний для південно-східної (покутської) ділянки прогину, менший - для центральної, а найменший - для північно-східної. Карти відносної густоти регіональної тріщинуватості вказують на відображення в рельєфі поздовжніх і поперечних структур. Карта з розами-діаграмами простягання розломів, насувів і лінеаментів демонструє їх генетичну спорідненість.

5. Геодинаміка розломів Передкарпаття

Цей розділ ґрунтується на результатах, отриманих під час дослідження з використанням методів басейнового аналізу, структурних досліджень та методів тектонічної геоморфології. Крім власних результатів, використано опубліковані дані, що стосуються проблем розломної тектоніки.

У мезозої розпочався новий цикл, тісно повязаний з утворенням та еволюцією океану Тетис. Пасивна континентальна окраїна, з якої починався розвиток, мала свій набір порід та розподіл їхніх потужностей. Сьогодні важко відтворити картину розломної тектоніки, оскільки розломи зазнали суттєвої переробки наступними тектонічними процесами, зокрема, альпійським тектогенезом. Тому можливим джерелом інформації для реконструкції розломів цього часу є геоісторичний аналіз. Форма кривих тектонічного опускання, побудованих для юрських порід, типова для басейнів, що формувались в умовах розтягу. Тектонічна активність спадала з часом. Розломи, що обмежували блоки, були конседиментаційними, про що свідчить зміна потужностей одновікових порід у різних блоках, розділених розломами. Також розломи контролювали темп осадонагромадження, ознакою чого є неоднакова швидкість осадоутворення в різних блоках.

Розподіл тектонічних опускань та швидкостей осадонагромадження у юрський час, а також характер поширення юрських відкладів у фундаменті Передкарпатського прогину засвідчують існування двох поперечних структур - у північно-західній і південно-східній ділянках. Перша збігається із зоною Стрийського розлому, друга - із Покутським розломом у сучасній структурі.

На межі юри й крейди в Мезотетисі відбулася суттєва перебудова тектонічного режиму - розтяг змінився стиском. Про такий перехід є велика кількість геологічних даних. На досліджуваній території утворився так званий інверсійний басейн, виникнення якого повязане зі стиском. Для цього відрізку часу характерні найнижча активність конседиментаційних розломів фундаменту Передкарпатського прогину та найбільша контрастність руху по площинах цих розломів. Як поздовжні, так і поперечні розломи інверсійної стадії успадковані від юрського етапу. Про це свідчить збереження тенденцій у розподілі потужностей, амплітуд переміщень тощо.

Після значної перерви, що тривала від маастрихту до міоцену (приблизно 41,5 млн. років в абсолютному літочисленні), наступив етап форландового басейну, повязаний з формуванням Передкарпатського прогину.

Відтворити розломну тектоніку алохтонної частини прогину, що охоплює Внутрішню зону, надзвичайно важко, оскільки вона сформувалась у завершальний - післяранньосарматський етап і не несе слідів ранньої історії, тобто всі структури суттєво змінені. Потужності ранньоміоценових порід не можуть бути джерелом інформації про цей відтинок часу, бо ці відклади переміщені на значні відстані і, звичайно, первинний розподіл потужностей змінений. Лише у масштабах цілого прогину форма насувів та загальна потужність певним чином відображає будову ложа прогину.

Аналіз конседиментаційних розломів, кривих тектонічного опускання і кривих швидкостей осадонагромадження Зовнішньої зони свідчать про неоднакову тектонічну активність розломів як по простяганню, так і в часі. У баранівський і тираський тектонічна обстановка була спокійною. Для цього часу зафіксовано незначні амплітуди конседиментаційних розломів, незначне розчленування басейну осадонагромадження.

Різка активізація розломів почалася в косівський час. Вона привела до значного розчленування басейну і зміни швидкостей осадонагромадження. Подібна картина властива і для дашавському часу.

Занурення басейну відбувалось по-різному вздовж простягання басейну осадонагромадження. Його контролювали великі поперечні структури, успадковані від попередніх етапів. Такими структурами були північно-західна і південно-східна зони поперечних регіональних розломів. Вони визначали конфігурацію насувів алохтонної частини. Успадковані структури не поширювалися вверх у флішовій і моласовій товщах, оскільки ці породи досить пластичні. Немає звязку між поперечними розломами фундаменту та розломами алохтонного комплексу, бо час їхнього утворення різний, хоча сформувались вони в приблизно однакових полях напружень. Дані структурного аналізу доводять, що розвиток Передкарпатського прогину відбувався в умовах стиску. Розломи прогину утворювались за комбінації стиску й опускання. Ознакою цього є положення осей напружень, що приводили до утворення розломів. Найлогічнішим поясненням такого розподілу напружень може бути наявність тут відступаючої континентальної зони субдукції, що відступала. Так само можна пояснити низку геологічних фактів, що простежуються на нашій території і в Карпатській дузі в цілому. Перш за все, це міграція складчастості вздовж Карпатської дуги, наявність сегментів у поперечному перетині, що мають різний характер розвитку (різна активність розломів, різна швидкість опускання). Плита, що підсувалась під орогенну споруду мала неоднорідну будову, вона була розчленована поперечними розломами. На території Українського сегмента виділяють дві такі наскрізні структури, успадковані від мезозойського, а можливо, і від палеозойського етапів - північно-західна і південно-східна системи розломів, що приурочені, відповідно, до Стрийського і Покутського розломів.

У ранньому сарматі завершилось осадонагромадження в Передкарпатському прогині. З цього часу настав континентальний режим в історії Передкарпатського прогину.

Хід неотектонічних процесів суттєво відрізнявся в зовнішній зоні та алохтонній частині Передкарпаття. Насування тривало і в алохтонній частині й на неотектонічному етапі. Доказом цього є зміна долин з наближенням до лінії насуву. В зоні насуву долини мають V-подібну форму, тоді як у тильній частині - U-подібну, де переважає бокова ерозія. Процеси насування простежуються й на сьогодні. Про це свідчить зривання бурильних та обсадних труб під час буріння.

Поздовжні розломи автохтонної частини прогину не мають суттєвого впливу на формування рельєфу. Проте поперечні структури - північно-західна і південно-східна - добре відображені у рельєфі Зовнішньої зони.

Інша картина зафіксована для алохтонної частини. Тут виражені як поперечні дизюнктиви, так і насуви. Такі відмінності можна пояснити різними механізмами, що привели до формування рельєфу автохтонної й алохтонної частин. Автохтонна частина утворилась унаслідок підняття території, для неї характерне пряме успадкування давніх структур. Алохтонна частина виникла в результаті процесів насування, і тут успадковані лише найбільші структури, причому їхня успадкованість є лише в крайових частинах насуву, зі збільшенням потужностей моласового і флішового комплексу вона поступово зникає, оскільки стає неможливим “передавання” інформації через порівняно пластичну флішову і моласову товщі.

Аналіз сучасних рухів дає змогу стверджувати, що сьогодні зберігаються тенденції, характерні для неотектонічного етапу, - найактивніша центральна частина, менш активні північно-західна і південно-східна ділянки.

Отже коротко механізм (геодинаміку) формування розломів Передкарпаття можна викласти так.

У тріас-юрський час (стадія пасивної континентальної окраїни) виникли скиди в умовах розтягу, їхня активність зростала від платформи в бік морського басейну. Крім поздовжніх розломів, поперечні розломи також контролювали конфігурацію басейну та швидкість осадонагромадження.

На межі юри і крейди відбувалася зміна тектонічних умов - розтяг перейшов у стиск. На описуваній території сформувався інверсійний басейн. Для розломів цього часу характерна найбільша контрастність рухів по їхніх площинах. Інверсійний етап тривав протягом крейди.

Етап форландового басейну розпочався в міоцені. Його тривалість в абсолютному літочисленні становить 8 млн. років. Формування розломів цього етапу відбувалось у специфічних умовах. Розподіл напружень, що привели до формування розломів форландового басейну, визначався комбінацією насування та опускання. Активність розломів на стадії форландового басейну є найвищою в геологічній історії Передкарпаття. Розломи прогину успадковані від давніших стадій.

Розломна тектоніка визначала особливості формування рельєфу Передкарпаття. Такий вплив по-різному позначився на Внутрішній і Зовнішній зонах.кайнозойський рельєф розривний алохтонний

У дисертації теоретично узагальнено питання актуальних наукових завдань у галузі розломної тектоніки, а також вплив розломної тектоніки на розвиток Передкарпатського прогину.

На підставі теоретичних і польових досліджень, узагальнень та аналізу геолого-фізичних і літературних матеріалів створена модель геодинаміки розломів Передкарпаття.

Незважаючи на значну кількість геолого-геофізичних робіт та спеціальних досліджень, спрямованих на вивчення розломної тектоніки, деякі питання залишались не вирішеними або повністю не висвітленими. До дискусійних належить проблема звязку розломної тектоніки Передкарпатського прогину та його фундаменту; визначення сил, що приводили до формування розломів; вплив розломної тектоніки на формування рельєфу. Ці проблеми і становили суть наукової проблеми, що поставлена у дисертаційній роботі.

Для вирішення наукових завдань використано комплексний підхід, що охопив методи басейнового аналізу, структурної геології і тектонічної геоморфології.

Завдяки дослідженням отримано низку принципово нових даних, що суттєво доповнюють попередню інформацію. Це стосується даних про швидкості осадонагромадження та тектонічного опускання, визначення сил, що приводили до формування дизюнктивів, геоморфічних характеристик рельєфу. Уперше отримано велику кількість цифрових даних стосовно розломів. Ці дані використано для порівняння різних ділянок Передкарпаття, вони дали змогу порівнювати розломи на різних етапах їхнього розвитку - від мезозою до сучасності. Низку методів для досліджуваної території застосовано вперше, передусім побудову кривих тектонічного опускання й швидкостей осадонагромадження, визначення геоморфічних індексів, побудову карт згущених (конденсованих) горизонталей.

Теоретична цінність роботи полягає в тому, що в ній розроблено схему еволюції розломів Передкарпатського прогину та його фундаменту, показано процеси, що привели до формування цих структур, та їхній вплив на особливості будови досліджуваної території.

Практичне значення роботи полягає в такому: - результати вивчення сучасного стану проблеми розломної тектоніки, а саме: етимологія назв розломів, дані, на підставі яких виділені ці розломи, літературні джерела, в яких вони згадані, можна взяти за основу термінологічного довідника, що буде корисний для геологів-теоретиків та геологів-практиків;

- головні результати досліджень можна використати для пояснення особливостей формування та збереження покладів нафти й газу Передкарпатської нафтогазоносної провінції, виникнення родовищ озокериту, вибору найсприятливіших ділянок для закладання нових газових сховищ.

1. Бубняк І., Бубняк А. Про природу Стрийського юрського прогину // Праці НТШ. Геологія, геофізика, хемія, біохемія, матеріалознавство, механіка. - 1997. - С. 69-72.

2. Бубняк І., Бубняк А., Кілин І., Попп І. Структурно-седиментологічні дослідження добротівських відкладів Передкарпатського прогину (район Надвірної) // Праці НТШ - Т. 5. Геологічний збірник на пошану Северина Пастернака. - 2001. - С. 84-92.

3. Бубняк А.М. Конседиментаційні і постседиментаційні структури нижньобаденських відкладів південно-західного Поділля (район м. Тростянця) // Геологія і геохімія горючих копалин. - 2002. - № 1. - С. 40-43.

4. Бубняк І.М., Бубняк А.М., Бодлак П.М., Чебан В.Д., Зутемеєр Р. Інтеграція геофізичних та геологічних даних для вирішення деяких проблем геотектоніки (на прикладі заходу України) // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. - 2002. - № 3(4). - С. 49-55.

5. Wojtowicz A., Hryniv S., Peryt T., Bubniak A., Bubniak I., Bilonizhka P. K/Ar dating of the Miocene pothash salts of the Carpathian foredeep (West Ukraine): application to dating of tectonic events // Geologica Carpatica (Bratislava). - 2003. - Vol. 54. N 4. - P. 243-249.

6. Вуйтович А., Гринів С. П., Перит Т. М., Бубняк І. М., Бубняк А. М., Білоніжка П. М. Вік міоценових калійних солей Передкарпатського прогину та датування тектонічних подій (за даними K-Ar методу // Доп. НАН України. - 2003. - № 6. - С. 92-97.

7. Бубняк А.М. Нафтогазоносність Передкарпатського прогину в світлі неотектонічного аналізу // Геологія і геохімія горючих копалин. - 2003. - № 1. - С. 13-22.

Размещено на .ru