07.03.2021

Выявление складчатости структуры гнейсово-мигматитовой толщи Среднего Побужья с помощью геофизических методов разведки


Среднее Побужье, как и весь Украинский щит, является закрытым районом (мощность третичных и четвертичных образований здесь составляет в среднем 50 м), поэтому геологическое картирование и поиски месторождений полезных ископаемых без применения геофизических методов разведки малоэффективны. С помощью магниторазведки и гравиразведки можно выделять различные комплексы докембрийских пород, чему способствует их дифференцируемость по плотности и магнитным свойствам. Согласно массовым определениям физических свойств (табл. 1), на фоне повсеместно развитой в районе гранит-мигматитовой толщи с плотностью 2,60 г/см3 породы основного и ультраосновного состава (за исключением серпентинитов), гнейсы амфибол-пироксен-плагиоклазовые, скарновые и железистые породы должны создавать четкие гравитационные максимумы. Серпентиниты и графитовые гнейсы создают минимумы силы тяжести (избыточная плотность Aо составляет 0,10—0,15 г/см3), а чарнокиты, кристаллические известняки, гнейсы кордиерит-силлиманитовые — незначительные максимумы. Серпентиниты, пироксениты, железистые и скарновые породы четко выделяются также и по магнитной характеристике, вызывая положительные магнитные аномалии.

Как показывает опыт геофизических исследований и проверочных буровых работ, выполненных В.И. Сержиным, О.Б. Гинтовым, Г.X. Димитровым и другими, на Среднем Побужье весьма редко встречаются «слепые» тела, в результате чего геофизические аномалии, как правило, отображают геологические объекты, выходящие на поверхность докембрийского фундамента. Благодаря этому достоверность геофизических данных и возможность их непосредственного использования для геологических построений сильно возрастает. Выполняемые нами по данным геофизики структурные построения заключаются в составлении структурного плана территории, определении знака и глубины заложения структур, выделении тектонических нарушений.

Под структурным планом территории мы, в узком смысле, понимаем план линий простирания докембрийских образований на уровне эрозионного среза. Наиболее четко простирание пород отражается тетальной магнитной съемкой крупного масштаба (рис. 1, а). Для Среднего Побужья доказано, что простирание магнитных аномалий полностью согласуется с простиранием докембрийских пород. Анализ весьма редко встречающихся несоответствий между данными магнитной съемки и результатами замеров в отдельных обнажениях показывает, что в этих случаях мы имеем дело либо с ошибками в замере, либо с замерами элементов микроскладчатости, либо с недостаточной детальностью магниторазведочных работ. Материалы магнитной съемки представляются в виде карт изодинам Za и карт графиков.

Использование карт графиков Za эффективно на участках, где профили магнитной съемки ортогональны простиранию горных пород. В местах, где условие ортогональности нарушается, эффективность использования карт графиков уменьшается и увеличивается эффективность использования карт изодинам. Структурный план большинства районов Среднего Побужья таков, что повсеместной ортогональности съемочных профилей по простиранию аномалий добиться практически невозможно. Основой структурного плана района служат оси положительных магнитных аномалий. При этом для отдельных участков, где магнитное поле слабо дифференцируется, строятся графики Za в довольно крупном масштабе (5 гамм в 1 мм). В промежутках между аномалиями, если они невелики, линии простирания пород проводятся параллельно соседним осям, так как накопленный материал свидетельствует о том, что в описываемом районе простирания пород изменяются плавно, зоны несогласного залегания различных комплексов почти не встречаются, а если таковые и есть, то несогласие, по-видимому, весьма незначительно.

Даже при самом тщательном использовании материалов магнитной съемки все же остаются участки, в пределах которых простирание горных пород установить не представляется возможным. Сюда относятся зоны совершенно индиферентного магнитного поля, а также участки, на которых форма аномалий Za искажается влиянием тектонических нарушений. В таких случаях большую помощь приносят материалы площадной гравиметровой съемки крупных масштабов. Опыт работ на Среднем Побужье показывает, что степень дифференциации гравитационного поля на определенном участке не зависит от степени дифференциации магнитного поля на нем. Часто зоны совершенно спокойного магнитного поля Za соответствуют зонам сильно дифференцированного поля силы тяжести, и наоборот. Это позволяет дополнять и уточнять структурный план, построенный по данным магниторазведки, данными детальной гравиметровой съемки.

Материалы гравиметровой съемки в целях структурных построений наиболее удобно использовать в виде карт трансформированного гравитационного поля (рис. 1, б), а также карт графиков Ag и Ag/Ax. В гравиразведке карты графиков приобретают особенно большое значение по той причине, что точность гравиметровых съемок пока невелика и изолинии на картах проводятся с сечением до 0,5 мгл, в то время как по картам графиков удается коррелировать аномалии 0,15—0,25 мгл, находящиеся на пределе точности съемки. Трансформирование полей ведется с помощью электронно-счетных машин. Из многочисленных способов трансформации гравитационного поля наиболее хорошо себя зарекомендовал метод осреднения по квадратной 25-точечной палетке при радиусе осреднения 0,4 км. При ручной обработке может быть применен способ Сагитова.

Важным преимуществом детальной гравиметровой съемки по сравнению с магниторазведкой является ее большая эффективность при картировании комплекса пород основного состава, гнейсов амфибол- и пироксен-плагиоклазовых. В магнитном поле эти породы проявляются по-разному, а чаще вообще не проявляются. В гравитационном поле указанные породы выделяются в виде узких линейно вытянутых аномалий интенсивностью от 2 до 5 мгл. При интерпретации этих аномалий мы, как правило, получаем избыточные плотности от 0,20 до 0,40 г/см3, а так как на Среднем Побужье отсутствуют другие породы с такой избыточной плотностью (за исключением железистых и скарновых образований, хорошо картируемых магниторазведкой), то можно считать, что вопрос картирования пород основного состава, гнейсов амфибол-пироксен-плагиоклазовых решается с помощью гравиразведки почти однозначно. Насколько эффективно применение гравиметровой съемки при картировании пород этого комплекса может свидетельствовать тот факт, что после проведения детальной гравиметровой съемки даже в очень хорошо геологически изученном районе Побужской группы месторождений силикатного никеля общая протяженность тел амфиболитов, габбро-амфиболитов, гнейсов амфибол- и пироксен-плагиоклазовых на геологической карте увеличилась более чем в два раза.

Картирование вышеуказанного комплекса пород имеет важное значение для выяснения структурного строения районов Среднего Побужья. Во-первых, эти породы, залегающие в виде пластов или пачек мощностью от 100 до 400 м (средняя мощность 2000 м) и простирающиеся на большие расстояния (от нескольких до 10 км), могут служить своего рода «маркирующим горизонтом» при корреляции структур. С помощью гравиметрии в них наиболее четко фиксируются смещения и разрывы, по которым можно судить о наличии тектонических нарушений. Во-вторых, структуры, сложенные этими породами, создают хорошо поддающиеся количественным расчетам аномалии силы тяжести (в силу резко выраженной избыточной плотности), с помощью которых в отдельных случаях можно решить вопрос о знаке и глубине заложения структуры.

Вопрос определения знака структур для Побужья весьма сложен и не всегда имеет однозначное решение. Ввиду отсутствия четкой и достаточно детальной стратификации докембрийских образований этот вопрос приходится решать геометрически. Для этого используются данные о падении пород, а также материалы специальных количественных расчетов. Основным материалом для определения направления падения пород служат замеры элементов залегания в естественных обнажениях. Однако закрытый характер района не позволяет производить такие замеры в достаточном объеме.

В отдельных случаях направление падения пород удается определить при совместном рассмотрении данных магниторазведки и гравиразведки. Для идеальных аномалий существует много способов определения направления и даже угла падения пород, вызывающих аномалию, но в условиях рассматриваемого района ни один из этих способов не применим ввиду сложного характера физических полей.

Все подобные способы основаны на точном знании формы аномалии, в особенности ее краевых частей. Однако именно краевые части аномалий чаще всего осложнены боковыми влияниями. Кроме того, отмечается следующая характерная особенность магнитного поля Побужья: несмотря на наличие в районе, нередко встречающихся сравнительно пологих падений — 60—50° — большинство изолированных простых аномалий Za имеют симметричную форму. Такое положение может существовать только при намагничении пород по напластованию (случай вполне реальный, рассматриваемый в теории интерпретации магниторазведки).

Определять направление падения пород можно по несовпадению максимумов магнитных и гравитационных аномалий, вызванных одним и тем же объектом. Идея способа основана на том, что максимум гравитационной аномалии смещается в сторону падения тела сильнее, чем максимум аномалии Za. При намагничении по направлению падения аномалия Za вообще не смещается и располагается над срединой пласта. В этом случае относительное смещение максимумов Ag и Za особенно заметно (рис. 2). Знак структуры, в строении которой участвуют породы с достаточно большим избытком плотности, в отдельных случаях удается определить, применив метод количественного подбора геологического разреза, соответствующего гравитационной аномалии. Аномалии Ag над синклинальной и антиклинальной структурами имеют довольно заметные различия, связанные с наличием или отсутствием плотных пород на глубине. В случае антиклинальной структуры аномалия Ag имеет в эпицентре достаточно сильный прогиб, чего не наблюдается при синклинальной структуре. При наличии профиля буровых скважин, освещающих верхнюю часть разреза, вышеуказанный подбор осуществить нетрудно.
Выявление складчатости структуры гнейсово-мигматитовой толщи Среднего Побужья с помощью геофизических методов разведки

В качестве вспомогательного критерия для определения знака структур используется известная гипотеза, утверждающая, что породы основного и ультраосновного состава, гнейсы амфибол- и пироксен-плагиоклазовые сохранились в пределах синклинальных складок. Накопленный за последнее время материал заставляет относиться к этой идее с большим доверием. В несколько ином виде подобная идея пропагандировалась Г.К. Кужеловым, который утверждал, что синклинальным структурам отвечают гравитационные максимумы, объясняя это уплотнением вещества в ядрах синклиналей.

С помощью указанных выше способов и критериев можно определить знак лишь отдельных структур, однако следует иметь в виду, что при наличии четкого структурного плана территории, полученного указанными приемами, знание знака отдельных структур может служить отправной точкой для определения знака структур соседних с ними. Глубину заложения структуры можно приближенно оценить с помощью количественных расчетов. Особенно удобны в этом отношении известные способы Е.Г. Булаха и К.Ф. Тяпкина, позволяющие определить глубину центра области структуры, создающей гравитационную аномалию. Глубина заложения структур приближенно равна удвоенной глубине центра области. Такие расчеты выполнены нами по ряду синклинальных структур, причем получены приблизительно одинаковые глубины распространения слагающих структуры амфиболитов — 1,5—2 км. Полученные данные позволяют более четко представить геологическое строение района в разрезе.

Выделение тектонических нарушений по данным геофизики производится сравнительно давно. Однако, если раньше на щите тектонические нарушения прослеживались в основном по данным магниторазведки, то с применением детальной гравиметровой съемки возможности выделения нарушений увеличились. Этому способствует эффективное картирование с помощью гравиметрии комплекса пород основного состава, гнейсов амфибол-пироксен-плагиоклазов, по которым удобно проводить корреляцию слоев. В основу выделения тектонических нарушений по геофизическим данным положены следующие признаки:

а) наличие боковых смещений в пластах плотных или магнитоактивных пород;

б) разрывы нескольких гравитационных или магнитных аномалий,, прослеживающиеся по одной определенной линии (даже без бокового смещения);

в) резкое затухание нескольких магнитных или гравитационных аномалий, также прослеживающееся по определенной линии;

г) наличие линейно вытянутых минимумов силы тяжести, вызываемых узкими зонами разрушения и соответствующего им понижения плотности докембрийских образований; нередко такие гравитационные минимумы не совпадают с общим простиранием аномалий, что еще больше подчеркивает их тектоническое происхождение.

Структурный план района (в виде линий простирания докембрийских пород), элементы залегания, знак структур (в виде осей антиклинальных и синклинальных складок), линии предполагаемых тектонических нарушений наносятся на карту комплексной интерпретации геофизических материалов (см. рис. 1, в), которая, по нашему мнению, является хорошей основой для последующего построения крупномасштабных геолого-структурных карт.

Материалы структурных построений по геофизическим данным, выполненных для отдельных участков Среднего Побужья, подтверждают следующие выводы геологов:

1. Район имеет слоистое строение: элементы простирания можно зафиксировать на любом участке, независимо от слагающего его комплекса пород.

2. Структурный план территории определяется развитием складчатых структур различной формы (как линейных, так и изометричных, куполовидных) и размеров (от первых сотен метров до нескольких десятков километров в поперечнике). Направление осей складок северо-западное. Иное, причем различное простирание имеют только структуры высшего порядка, которые как бы облекают северо-западные структуры низшего порядка.

3. Докембрийский фундамент разбит сложной системой тектонических нарушений, выразившихся в горизонтальных и вертикальных смешениях пластов, образовании ослабленных зон и глубоких «карманов» коры выветривания.





Яндекс.Метрика