Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба

Особенности орогенического развития Карпат и Предкарпатского прогиба могут быть поняты в контексте двух типовых аккреционных обстановок: латеральной аккреции и покровообразования. Рассматриваются принципы анализа поднадвига предельного аккреционного клина, в котором контроль механизмов аккреции...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автор:	Гончар, В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України 2010
Назва видання:	Геологія і геохімія горючих копалин
Теми:	Наукові дискусії
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60470
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба / В. Гончар // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2012. — № 1-2 (158-159). — С. 117-128. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-60470
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-604702014-04-16T03:01:55Z Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба Гончар, В. Наукові дискусії Особенности орогенического развития Карпат и Предкарпатского прогиба могут быть поняты в контексте двух типовых аккреционных обстановок: латеральной аккреции и покровообразования. Рассматриваются принципы анализа поднадвига предельного аккреционного клина, в котором контроль механизмов аккреции связывается с состоянием границы чехол/фундамент. Представлена палинспастическая модель развития фронта Карпат, в которой в качестве причины частных покровов Бориславско-Покутской зоны рассматривается фактор погребенного рельефа. Особливості орогенного розвитку Карпат і Передкарпатського прогину можна пояснити типовими акреційними умовами: латеральною акрецією і покривоутворен- ням. Розглянуто принципи аналізу піднасуву граничного акреційного клину. Конт- роль над механізмом акреції пов’язується зі станом межі чохол/фундамент, лате- рально-акреційна чи покривна деформації залежать не тільки від коефіцієнта тертя, але й рельєфу фундаменту. Наведено елементи подібності будови тектонічних зон Карпат і Передкарпат- ського прогину з типовими структурами в експериментальних акреційних призмах. Структура Скибової зони зіставляється з крутою лускуватістю вузького акреційного клину, Самбірської зони − зі складчастістю в моделі з потужним слабков’язким де- тачментом, − обидві пов’язані з умовами латеральної акреції. Бориславсько-Покут- ська зона відповідає покривним структурам, які утворилися в моделях з високим коефіцієнтом тертя в підошві чохла. Показано палінспастичну модель розвитку фрон- ту Карпат, у якій формування структурно-тектонічної зональності пов’язується з коливаннями в реологічних властивостях основи чохла. Утворення Бориславсько- Покутської зони зумовлене переходом від латеральної акреції до покривоутворення внаслідок ущільнення підошви осадової товщі, спричиненого впливом захоронено- го рельєфу. Нафтові поклади Бориславсько-Покутської зони можуть бути наслідком комплексу сприятливих умов, які створювалися під час покривоутворення: згладже- ний стиль деформації, збереження літолого-стратиграфічних границь у слабконахи- леному положенні, ефект збагачення флюїдом унаслідок часткової субдукції чохла. Characteristic features of structure of East Flysh Carpathians and Precarpathian foredeep basin are performed by zones with different forms of thrust-fold paragenesis: narrow and steep imbrikates (Skybian zone), multiple nappes (Boryslav-Pokuttya) and detachment tight folds (Sambir zone). Its development may be understood in context of two basic settings: lateral accretion and napping. As laboratory sand-box experiments show the former is caused by low coefficient of friction at detachment fault and the latter – by high one. Detachment tight fold develops above ductile detachment layer with sufficient thickness and may be regarded as variant of lateral accretion. The mechanical model is proposed in which the choice of lateral accretion or covering is realized in accordance with reological choice of the system “basement–sedimentary cover” (wedge–underthrust conception). It is proposed to deduce deformation scenario from mechanical state and relief of cover/basement boundary in the underthrust of accretionary wedge on a base of Coulomb friction criterion. Тhe palinspastic model of development of frontal zones of East Carpathians during East Europe plate subduction and cover accretion is presented, in which a nappes formation within Boryslav-Pokuttya zone is regarded as a reaction on the proposed basement relief intensification. 2010 Article Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба / В. Гончар // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2012. — № 1-2 (158-159). — С. 117-128. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0869-0774 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60470 551.24.035 ru Геологія і геохімія горючих копалин Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Наукові дискусії Наукові дискусії
spellingShingle	Наукові дискусії Наукові дискусії Гончар, В. Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба Геологія і геохімія горючих копалин
description	Особенности орогенического развития Карпат и Предкарпатского прогиба могут быть поняты в контексте двух типовых аккреционных обстановок: латеральной аккреции и покровообразования. Рассматриваются принципы анализа поднадвига предельного аккреционного клина, в котором контроль механизмов аккреции связывается с состоянием границы чехол/фундамент. Представлена палинспастическая модель развития фронта Карпат, в которой в качестве причины частных покровов Бориславско-Покутской зоны рассматривается фактор погребенного рельефа.
format	Article
author	Гончар, В.
author_facet	Гончар, В.
author_sort	Гончар, В.
title	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба
title_short	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба
title_full	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба
title_fullStr	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба
title_full_unstemmed	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба
title_sort	механизм покровообразования при аккреции отложений предкарпатского прогиба
publisher	Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Наукові дискусії
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60470
citation_txt	Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба / В. Гончар // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2012. — № 1-2 (158-159). — С. 117-128. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
series	Геологія і геохімія горючих копалин
work_keys_str_mv	AT gončarv mehanizmpokrovoobrazovaniâpriakkreciiotloženijpredkarpatskogoprogiba
first_indexed	2025-07-05T11:33:16Z
last_indexed	2025-07-05T11:33:16Z
_version_	1836806514476580864
fulltext	117 © Виктор Гончар, 2012 ISSN 0869-0774. Геологія і геохімія горючих копалин. 2012. № 1–2 (158–159) УДК 551.24.035 Виктор ГОНЧАР Институт геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины, Киев, e-mail: gonchar@igph.kiev.ua МЕХАНИЗМ ПОКРОВООБРАЗОВАНИЯ ПРИ АККРЕЦИИ ОТЛОЖЕНИЙ ПРЕДКАРПАТСКОГО ПРОГИБА Особенности орогенического развития Карпат и Предкарпатского прогиба мо- гут быть поняты в контексте двух типовых аккреционных обстановок: латеральной аккреции и покровообразования. Рассматриваются принципы анализа поднадвига предельного аккреционного клина, в котором контроль механизмов аккреции связы- вается с состоянием границы чехол/фундамент. Представлена палинспастическая мо- дель развития фронта Карпат, в которой в качестве причины частных покровов Бо- риславско-Покутской зоны рассматривается фактор погребенного рельефа. Ключевые слова: аккреция, покровообразование, поднадвиг аккреционного кли- на, Предкарпатский прогиб. Введение. В деформационно-структурном анализе активных окраин большое значение придается проблематике формирования покровно-надви- говых структур при аккреции чехла. Термин “аккреция” в начальном, основ- ном своем применении соответствует процессу сгружения осадков перед фронтом краевого орогена при субдукции несущей плиты (латеральная ак- креция (Davis et al., 1983)); в более широком смысле он подразумевает так- же подслаивание снизу частично субдуцируемых отложений, участвующих таким образом в покровообразовании (вертикальная аккреция (Вертикаль- ная..., 2002)). Представленный в статье краткий обзор результатов лабора- торных экспериментов (Cyclical..., 1996; Koyi et al., 2000; Dominguez et al., 2000) показывает, что проявление латеральной и вертикальной аккреции (по- кровообразования), как и сопутствующих им структурных преобразований, контролируется состоянием подошвы чехла – его прочностными характерис- тиками. Используемая для описания аккреционного орогенеза теория пре- дельного клина (Davis et al., 1983; Dahlen, 1984; Lallemand et al., 1994) не в состоянии осветить переход от латеральной аккреции к покровообразова- нию и обратно. Поэтому в статье используется более общий подход с точки зрения механики поднадвига аккреционного клина (Гончар, 2007), в котором проявление латерально-аккреционного или покровного стилей деформиро- вания ставится в зависимость не только от коэффициента трения, но и от ре- льефа фундамента. Использование методов деформационно-структурного анализа в изуче- нии нефтегазоносных структур Флишевых Карпат и Предкарпатского крае- вого прогиба находится в начальной стадии, и их потенциал представляется весьма существенным (Элементы..., 2003; Гинтов, 2009). Ключевое положение 118 Рис. 1. Сопоставление строения экспериментальных аккреционных орогенов со структурами фронтальной части Карпат и Предкарпатского прогиба: А–В – типы аккреционных орогенов в экспериментах на песчаном материале: А – проявление латеральной аккреции (вверху) и покровообразования в зависимости от величины коэффици- ента трения в подошве чехла (Cyclical..., 1996); Б – чешуйчатый и складчатый стили дефор- мирования в зависимости от степени вязкости детачмента (Koyi et al., 2000); В – стадии про- хождения подводной горой (показана черным) в зоне субдукции (Dominguez et al., 2000). Г – глубинный структурный разрез по профилю Сходница–Опары (Геологическое…, 1971). Тони- рована Бориславско-Покутская зона. 1 – платформенный чехол (отложения миоцена и мезозоя); 2 – фундамент Восточно-Европейской платформы; 3 – разломы. На врезке: схема тектониче- ского подразделения Украинских Карпат и расположение профиля. ВП – зона “Внутренних покровов”, Ск – Скибовая, БП – Бориславско-Покутская, См – Самборская, БВ – Бильче-Во- лицкая зоны. Крапом отмечены Закарпатский (Зк) и Предкарпатский прогибы. здесь занимает феномен Бориславско-Покутской зоны, которая, отличаясь по- кровным строением (рис. 1, Г), заключает в себе преобладающую часть за- лежей нефти (Геологическое..., 1971). Обобщение экспериментальных дан- ных дает основание полагать, что многое в ее развитии, как и в развитии Карпат в целом, может быть понято в контексте проявления латерально-аккре- ционного и покровного стилей аккреционного процесса. 119 Два типа аккреционного деформирования по данным лабораторно- го моделирования в сравнении со структурой Карпат. Эксперименты по воспроизведению аккреционных орогенов, выполненные на основе песча- ного материала, выявляют две типичные их разновидности (Cyclical..., 1996; Koyi et al., 2000): 1) пологие и удлиненные аккреционные призмы с крутой чешуйчатой структурой, обусловленные низким коэффициентом трения в основании чехла; 2) короткие и более высокие, соответственно, с более кру- тым склоном, аккреционные призмы, сложенные чешуями-покровами, прояв- ление которых связано с повышенным коэффициентом трения (см. рис. 1, А). Если в модели присутствует достаточно мощный маловязкий слой в осно- вании чехла, то воспроизводится структура складчатого пояса, где верхние более жесткие слои образуют квазисимметричные антиклинальные и син- клинальные складки (см. рис. 1, Б). Очевидно, что последний случай есть вариация аккреционной призмы с низким базальным трением. Первый тип характеризует процесс латеральной аккреции (Davis et al., 1983), тогда как второму соответствует аккреция вертикальная. Последний термин более рас- пространен в русскоязычной литературе, где он толкуется достаточно ши- роко (Вертикальная…, 2002). Имея в виду форму экспериментальных ороге- нов и их интерпретацию в рамках теории предельного аккреционного клина (Davis et al., 1983; Dahlen, 1984) (см. ниже), состояние орогена первого вида можно именовать узким предельным клином, второго – широким. В зависи- мости от степени проявления механизмов латеральной и вертикальной аккре- ции выделяются собственно аккреционные, неаккреционные и промежуточ- ные типы современных надсубдукционных орогенов (Lallemand et al., 1994). Физический смысл образования покровов в процессе аккреции рассматри- вался в работе (Гончар, 2007) на основе критерия сдвиговой прочности Ку- лона–Мора: высокое трение в подошве чехла задерживает его срыв с основа- ния и способствует затягиванию чехла под аккреционную призму, одновре- менно происходит усиление сдвигающих напряжений, которые в конце кон- цов приводят к преодолению трения и срыву затянутой пластины, ее причле- нению к телу орогена (вертикальная аккреция) и дальнейшему покровному продвижению орогена. Изученный экспериментально поддвиг подводной горы океанической плиты (Dominguez et al., 2000) раскрывает возможные варианты механизма формирования покровной структуры. Образование покровов тут происходит в два этапа (см. рис. 1, В). На входе подводной горы в зону субдукции перед ней формируются достаточно крутые чешуи сжатия. Эти же чешуи выпола- живаются, образуя покровный веер в тылу поднятия после прохождения им фронтальной части аккреционной призмы. Данный эксперимент подчерки- вает роль рельефа субдуцирующей плиты. Как будет показано ниже, контро- лирующее значение может иметь рельеф фундамента, влияющий на проч- ность границы чехол/фундамент. Рассматривая строение тектонических зон Карпат и Предкарпатского прогиба на разрезе (см. рис. 1, Г; а также (Геологическое…, 1971)), нетрудно заметить элементы принципиального сходства их со структурами экспери- ментальных аккреционных призм. Строение Скибовой зоны можно сопо- ставить с крутой чешуйчатостью узкого аккреционного клина, Самборской 120 зоны – со складчатостью в модели с мощным маловязким слоем в основа- нии чехла. Обе, таким образом, следует соотносить с условиями латераль- ной аккреции. Бориславско-Покутской зоне в соответствие можно поставить покровные структуры, сформированные благодаря высокому коэффициенту трения в подошве чехла. Недостатком моделей на основе песчаного материала является несоблю- дение принципов физического подобия, в результате чего получаемые пара- метры “орогенов” в моделях, а именно углы наклона их кровли, могут су- щественно превышать таковые у природных аналогов, в первую очередь – покровного типа. Как указано в работе (Шеменда, 1989), выполнение отно- шения предела прочности к давлению для экспериментального материала означает придание ему весьма маловязкой консистенции, такой, что “мате- риал нельзя брать в руки – вещество растекается под действием собствен- ного веса”. Отсутствие таких свойств у песчаного материала не позволяет воспроизводить действие собственного веса покровного орогена. Поэтому, в песчаных моделях чешуи покровов не достигают горизонтального положе- ния, оставаясь моновергентными. Горизонтальные чешуи весьма характер- ны для Бориславско-Покутской зоны, и их присутствие указывает на вероят- ное действие гравитационного фактора. Модельная схема развития Карпат с учетом эффекта гравитирующей вязкой жидкости применялась нами ранее (Паталаха и др., 2005). Соблюдение в работе (Бокун, 2000) условий подобия при моделировании покровно-складчатых структур Украинских Карпат по- зволило получить аккреционные призмы с адекватными природным углами наклона кровли в 5–8°. Роль рельефа границы чехол/фундамент в предопределении покров- ного стиля аккреционного деформирования. Механика орогенеза за счет аккреции чехла описывается теорией клина, в которой на основе кулоновой прочности вводится понятие предельного клина (Davis et al., 1983; Dahlen, 1984). В диапазоне величин углов наклона кровли и подошвы природных орогенов и при равных параметрах прочности условию горизонтального сжатия в рамках теории клина отвечает форма узкого клина, растяжения – широкого клина (Гончар, 2007). Именно с последним типом коррелируют па- раметры современных так называемых неаккреционных и промежуточных орогенов (Lallemand et al., 1994) (рис. 2, А). Чтобы описать развитие аккре- ционных (в широком смысле) орогенов, их структурное многообразие, не- обходимо выйти за рамки теории клина, так как постулируемая ею реализа- ция внешнего трения в подошве клина автоматически выводит из рассмотре- ния условия на границе чехол/фундамент в допредельном состоянии, когда скольжение не происходит (Гончар, 2007), но именно такое состояние гра- ницы способствует частичной или полной субдукции чехла, обеспечивая и образование покровов. Наиболее общий критерий сдвиговой активности границы чехол/фун- дамент связан с наличием положительного градиента прочности, направлен- ного внутрь контактирующих тел (Крагельский, 1968), и в отношении чехла может выражаться соотношением коэффициентов внешнего (km) и внутрен- него (qm) трения: скольжение допускается при km < qm. Коэффициенты qm и km являются параметрами материала и границы (разлома) и опосредованно 121 Рис. 2. Иллюстрации к концепции поднадвига–клина (Гончар, 2007): А – диаграмма предельного клина, связывающая углы наклона кровли (α) и подошвы (β) кли- на с наклоном оси сжатия ψ0, в сопоставлении с данными по современным надсубдукционным орогенам. УК, ШК – поля узкого и широкого клина, соответственно. 1–3 – точки, отвечающие современным орогенам: аккреционного (1), промежуточного (2) и неаккреционного (3) ти- пов (Lallemand et al., 1994); 4, 5 – траектории предельного клина при q = 0,13, km = 0,025 и km = 0,08, соответственно; 6 – изолинии угла наклона оси сжатия тензора напряжений ψ0. Б – схема к учету погребенного рельефа фундамента (см. уравнение (1)). В, Г – прочностные диа- граммы, поясняющие: В – расхождения в напряженном состоянии узкого и широкого пре- дельного клина (в верхнем правом углу – схема критического клина (Davis et al., 1983)), Г – осуществление реологического “выбора” в поднадвиге на основе шкалы относительного рельефа ( b h ) и коэффициентов сдвиговой прочности на границе чехол/фундамент. Ак, Сб – аккреционная и субдукционная (для чехла) позиции точек состояния границы чехол/фунда- мент (стрелками показаны смещения точек состояния в процессе поддвига несущей плиты, пунктирной линией – смещение кривой напряженного состояния); черная полоска на шкале рельефа – интервал рельефа зоны Романш в Атлантическом океане (по данным (Пейве, 2002)). См. также пояснения в тексте. Д – схема морфотектоники орогена в связи с прохождением участка плиты с погребенным рельефом: 1 – недеформированный осадочный чехол; 2 – под- надвиг клина; 3 – аккреционный клин; 4 – субдуцирующая плита (фундамент); 5 – разлом в подошве клина; 6 – направления осей максимального сжимающего напряжения. � )( �� 0� � �� 0� � �� 0 � �� b h 0� mk �� 0� � �� q mk qk, )(�� )(�� )(�� 122 характеризуют состав и состояние слагающих толщ. Дальнейший анализ с точки зрения сдвиговой прочности подошвы чехла учитывает их соотноше- ние с относительным касательным напряжением n k σ τ (τ – касательное, σn – нормальное напряжение) в подошве. Критическим является соотноше- ние k и km. В работе (Гончар, 2007) установлена связь коэффициента k с ре- льефом фундамента: , )ψ(2cos1 )ψ(2sin β 2 β qq q k где ψβ = ψ0 + β + β´ (ψ0, β, b h2arctgβ – углы наклона оси сжатия, плиты, рельефа, соответственно, q – экстремальное значение k (см. рис. 2, Б)). Гра- фическим решением (1) является кривая k в функции ψ, которая совместно с величиной km отображает реологические свойства: а) границы чехол/клин в условиях скольжения при k = km (см. рис. 2, В), и б) границы чехол/фунда- мент в поднадвиге при k < km, когда скольжение не происходит (см. рис. 2, Г). Для расчетов приняты низкие параметры прочности: q = 0,13; km = 0,025–0,08; на основе которых в рамках теории предельного клина аппроксимируется раз- брос углов наклона кровли и подошвы природных орогенов (см. рис. 2, А), что может свидетельствовать в пользу проявления так называемой длитель- ной прочности (Вялов, 1974). Диаграмма на рис. 2, В демонстрирует карди- нальное расхождение в напряженном состоянии узкого и широкого клина – пологое сжатие в первом случае и растяжение во втором. Исходную точку деформационной эволюции – положение, в котором про- исходит выбор: быть или не быть аккреции (субдукции) чехла, – можно с большой долей вероятности соотнести с положением площадки основания во фронтальной поднадвиговой части чехла (см. рис. 2, Д). Еще к началу пластической деформации в ней формируется напряженное состояние, ха- рактеризуемое углом между осью сжатия и подошвой ψβ = 40–50º (Гончар, 2007). Поэтому для описания реологического перехода необходимо исполь- зовать правую часть прочностной диаграммы, на которую выносится шкала относительного рельефа (см. рис. 2, Г). В случае, когда высота рельефа фун- дамента приближается к нулю, основную роль в определении условий ме- ханического контакта в подошве играют параметры прочности km и qm. Ре- жим латеральной аккреции в целом обеспечивается низким коэффициен- том трения km в подошве, когда практически мгновенно достигается предел сдвиговой прочности в подошве чехла и последний оказывается в услови- ях субгоризонтального сжатия (узкий клин). Отношение , b h характеризую- щее крутизну склонов, входит в (1) и тем самым влияет на величину k. Его рост означает снижение k и фактическое упрочнение границы чехол/фун- дамент. Поэтому, можно ожидать, что аккреция прервется и система пере- йдет в режим субдукции чехла, если к фронтальной части орогена подо- йдет участок плиты с достаточно крутым погребенным рельефом, например с ;26,02,0 b h что соответствует рельефу некоторых океанических хреб- тов (хребет Романш в Атлантическом океане (Пейве, 2002)). (1) 123 По мере поддвига осадочного чехла под ороген угол наклона оси сжатия вблизи подошвы ψ0 уменьшается (Гончар, 2007), а уровень напряжений q по- вышается, что влечет за собой перемещение точки напряженного состояния границы вверх – в направлении достижения коэффициента сдвигой прочнос- ти (см. рис. 2, Г). В целом можно выделить два варианта соотношения коэф- фициентов k и km, определяющих ход орогенического процесса. Устойчивая субдукция чехла ожидается при условии, когда разница между k и km велика. Небольшое превышение km над k может обеспечить функционирование оро- гена в режиме покровообразования, когда субдукция чехла периодически прерывается вследствие колебаний напряженного состояния, рельефа, само- го коэффициента трения, при которых k выходит на уровень сдвиговой проч- ности. Орогены промежуточного типа характеризуются укороченным аккреци- онным клином (Lallemand et al., 1994), что является следствием нестационар- ности развития – попеременного пребывания в состоянии аккреции и субдук- ции чехла (Гончар, 2007). Как показывают эксперименты (см. рис. 1, А, Б), направленность реологического перехода при нестационарном развитии долж- на влиять на структуру орогена и отражаться в его деформационной исто- рии. При переходе от покровного деформирования с частичной субдукцией чехла к латеральной аккреции следует ожидать существенного наращива- ния орогена по латерали за счет вновьобразованной аккреционной призмы в условиях горизонтального сжатия. Смена латеральной аккреции чехла его субдукцией будет сопровождаться появлением покровных структур, измене- нием напряженного состояния вплоть до смены сжатия растяжением и уве- личением угла наклона кровли предельного клина. На взгляд автора, такая трансформация имела место в эволюции Украинских Карпат в начале фор- мирования Бориславско-Покутской зоны. Обратный переход состоялся в пе- риод заложения Самборской зоны. Данная схема положена в основу модели, излагаемой ниже. Палинспастическая модель развития фронтальных тектонических зон Карпат. На основе изложенных выше экспериментальных и теоретичес- ких данных с учетом имеющейся геологической информации (Геологичес- кое…, 1971; Геодинамика Карпат, 1985; Тектоника Украины, 1988; Тектоно- магматическая…, 1995; Геологічна…, 2004) составлены палинспастические разрезы (рис. 3, А–Г), отображающие принципиальные черты орогеническо- го развития Карпат на различных стадиях аккреции. При их построении ис- пользовано предположение об исходной ширине Бориславско-Покутского про- гиба L = 65 км и средней мощности выполняющих его осадков h = 5 км. Сле- дуя простой схеме разделения бассейна на три равные чешуи (см. рис. 3, А), получим наклон поверхностей скольжения в основании предельного (широ- кого) клина .133arctgβ L h Принимается, что процесс протекал на фоне “большой” субдукции Вос- точно-Европейской платформы под Паннонский микроконтинент (Тектони- ческое..., 1978; Паталаха и др., 1995). Ситуация перед началом образования Бориславско-Покутской зоны характеризовалась латеральной аккрецией от- ложений флишевого бассейна перед фронтом так называемых “Внутренних 124 Рис. 3. Палинспастические разрезы (модель) фронтальной части Флишевых Карпат и Предкарпатского прогиба, воссоздающие процесс формирования структуры в усло- виях латеральной аккреции и покрообразования чехла (составлена с учетом данных лабораторного моделирования (см. рис. 1)): А–Г – палинспастические разрезы: А – состояние перед началом деформирования остаточ- ного флишевого бассейна – Бориславско-Покутской зоны (ранний миоцен). Б – образование первого покрова, когда в поднадвиг пошел участок фундамента с погребенным рельефом. В – развитие покровного деформирования. Г – замедление продвижения орогена и реактив- ный прогиб склона Восточно-Европейской платформы; размер Самборского краевого про- гиба показан с учетом палинспастической реконструкции из работы (Элементы..., 2003). 1 – движение субдуцирующей плиты; 2 – поверхность скольжения предельного аккреционного клина; 3 – разломы, реализованные внутри клина (а) и прогнозируемые в чехле (б); 4 – эвапо- риты (воротыщенские слои) в основании отложений Самборского прогиба. Д – диаграмма пре- дельного клина, отображающая переход аккреционного орогена Карпат от состояния латераль- ной аккреции к покровообразованию. Пунктиром показана кривая узкого клина, сплошной линией – широкого; цифрами отмечены рассчитанные наклоны оси сжатия. 1K 2K 32�P 1N � � �7 �13 2K 1K 2K 32�P 1N 1K 2K 32�P 1N 2K 2K 1K 2K 32�P 1N 125 покровов” Карпат (Геодинамика Карпат, 1985; Тектоника Украины, 1988), за счет чего формировалась Скибовая зона (см. рис. 3, А). Принимая константы q = 0,13 и km = 0,08 в рамках теории предельного клина получим, что угол наклона кровли предельного (узкого) клина при наклоне фундамента 2º со- ставлял 3,5º (см. рис. 3, Д). Наклон оси сжатия при этом получаем на уров- не 15°, что соответствует условиям горизонтального сжатия. Латеральной аккреции благоприятствовали соответствующие реологические условия в основании флишевой толщи, которые облегчали скольжение и быстрое сче- шуивание отложений. Возможно, что роль пластической “смазки” играли глинистые слои в основании раннего мела (Геологічна…, 2004). В Бориславско-Покутской части флишевого бассейна породы нижне- го мела выпадают из разреза (Геологическое…, 1971; Геодинамика Карпат, 1985). Этот переход может означать изменение реологических условий в по- дошве чехла в сторону повышения коэффициента трения. Другим вероят- ным фактором усиления сцепления между чехлом и фундаментом мог быть погребенный рельеф. В его пользу свидетельствуют палеогеографические данные о наличии кордильер, которые пересекали флишевый бассейн (Гео- динамика Карпат, 1985; Тектоно-магматическая…, 1995). С учетом этого пе- реход от латеральной аккреции к покровообразованию трактуется здесь с точки зрения влияния погребенного рельефа, который подстилал отложения Бориславско-Покутской зоны (см. рис. 3, Б, В). При неизменных прочност- ных параметрах точка состояния переместилась в этот период из позиции узкого клина на кривую широкого клина. Угол кровли орогена при β = 13º достигал 7,5º, а ось сжатия принимала наклон в 55° (см. рис. 3, Д), что соот- ветствует уже режиму горизонтального растяжения. Условия покровного орогенеза поддерживались, по-видимому, до пол- ного поглощения краевой зоны флишевого бассейна, – до бровки континен- тального склона и начала шельфа, за которым простиралась платформенная часть плиты, которая со временем явилась основанием для молассовых толщ Самборского краевого прогиба. Формирование последнего происходило за счет погружения края Восточно-Европейской платформы, причиной которо- го был, вероятно, изгиб плиты под нагрузкой флишевого орогена. Это про- изошло по завершению покровного деформирования Бориславско-Покутс- кой зоны в раннем миоцене, когда смещение покровов в направлении плат- формы приостановилось или существенным образом замедлилось и прио- ритетной стала вертикальная компонента движения. Размеры и структура Самборского прогиба показаны на рис. 3, Г в соответствии с палинспастиче- ской моделью из работы (Паталаха и др., 2003). Залегание соленосных по- род в основании (воротыщенские слои (Геодинамика Карпат, 1985)) могло обеспечить снижение коэффициента трения и восстановление перманентно- го скольжения орогена. Как следствие, осуществился переход от покрово- образования к латеральной аккреции на фоне продолжающегося поддвига Восточно-Европейского кратона во вторую (штирийскую) фазу карпатской складчатости. Мощность эвапоритов была достаточной, чтобы способст- вовать эффекту маловязкого слоя в основании (см. рис. 1, В), что приве- ло к формированию полной компрессионной складчатости. На этом этапе структуры Бориславско-Покутской зоны испытали некоторые усложнения, 126 в частности, вероятным было формирование складок изгиба и приразлом- ного течения на фоне умеренного латерального сжатия, которые благопри- ятствовали формированию сводовых ловушек. Конечный результат дефор- маций отображают современные разрезы. Заключение. Представленный в статье анализ данных лабораторных экспериментов показывает, что характерные особенности строения Флише- вых Карпат и внутренних зон Предкарпатского прогиба могут быть поняты в рамках аккреционного процесса в контексте двух типовых его проявлений: латеральной аккреции и покровообразования. Механизм их реализации свя- зывается с состоянием границы чехол/фундамент в рамках концепции под- надвига–клина. Крутые чешуи Скибовой зоны в значительной степени от- вечают обстановке латеральной аккреции, в период формирования они сла- гали ороген типа узкого клина с минимальными величинами наклона по- верхности (2–4º). Благоприятные реологические условия для его реализации могли определяться наличием высокопластичной, существенно глинистой прослойки пород в основании раннего мела. Формирование Бориславско- Покутской зоны было обусловлено переходом от латеральной аккреции к покровообразованию, причиной которому послужило упрочнение подошвы осадочной толщи (нельзя исключать также вариант прохождения подводно- го хребта, освещенный в модели (см. рис. 1, В)). Такая трансформация мог- ла быть связанной с выпадением из разреза пластичных низов флиша (по- вышением коэффициента трения) или с появлением погребенного рельефа. В статье рассматривался последний вариант. Периодическая частичная суб- дукция чехла в поднадвиг орогена при повышенном сцеплении на границе чехол/фундамент и явилась механизмом покровообразования на данном эта- пе аккреции. Наклон основания широкого предельного клина мог составлять в этот период 13º, склон орогена – 7–8º. При деформации отложений Сам- борского краевого прогиба состоялся обратный переход к латеральной аккре- ции, обусловленный появлением в основании молассы пластичных соленос- ных воротыщенских слоев, достаточная мощность которых способствовала проявлению развитой складчатости. Величины и стиль деформирования, присущие разным типам аккреци- онного процесса, дают представление о том, когда и при каких условиях складчато-надвиговые структуры оказываются неблагоприятными для неф- тегазонакопления. Ключевым параметром здесь может быть компонента го- ризонтального сжатия. Очевидные малые величины деформации сжатия в пределах Бориславско-Покутской зоны не являются препятствием для лока- лизации там залежей нефти. Тогда как сжатие в два и более раз, определен- ное для складок Скибовой и Самборской зон в работе (Паталаха и др., 2003), возможно, означает превышение критического уровня деформации, усиле- ние разрушения, вследствие которого флюид удалялся из породы. Нефтяные залежи Бориславско-Покутской зоны могут иметь как реликтовый (досклад- чатый) генезис, так и син- и послескладчатый (послепокровный). Сохране- нию реликтовых залежей нефти способствует в целом “сглаженный” стиль деформаций, сохранение литолого-стратиграфических границ в субгоризон- тальном и слабонаклонном положении в условиях покровообразования. Са- мо проявление покровов в процессе аккреции предусматривает частичную 127 субдукцию чехла в поднадвиг орогена, что, благодаря эффекту фильтпрес- синга (Паталаха и др., 2003), усиливает миграцию флюида, обеспечивая тем самым обогащение ловушек УВ. Бокун А. Н. Экспериментальное изучение механизма формирования покровно- складчатых структур Украинских Карпат // М. В. Гзовский и развитие тектонофизи- ки. – М. : Наука, 2000. – С. 165–173. Вертикальная аккреция земной коры. – М. : Наука, 2002. – 457 с. Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. – М. : Высш. шк., 1978. – 442 с. Геодинамика Карпат. – Киев : Наук. думка, 1985. – 135 с. Геологическое строение и горючие ископаемые Украинских Карпат. – М. : Недра, 1971. – 390 с. Геологічна палеоокеанографія океану Тетіс / Ю. Сеньковський, К. Григорчук, В. Гнідець, Ю. Колтун. – К. : Наук. думка, 2004. – 178 с. Гинтов О. Б. Тектонофизика в решении важных народнохозяйственных задач (обзор исследований в странах СНГ). 1 // Геофиз. журн. – 2009. – № 5. – С. 3–31. Гончар В. В. Реологический контроль аккреционного и покровного стилей де- формирования и напряженное состояние надсубдукционного орогена // Там же. – 2007. – № 6. – С. 116–137. Крагельский И. В. Трение и износ. – М. : Машгиз, 1968. – 480 с. Паталаха Е. И., Лукиенко А. И., Гончар В. В. Тектонические потоки как основа понимания геологических структур. – Киев, 1995. – 158 с. Пейве А. А. Структурно-вещественные неоднородности, магматизм и геодина- мические особенности Атлантического океана. – М. : Науч. мир, 2002. – 277 с. Тектоника Украины. – М. : Недра, 1988. – 253 с. Тектоническое развитие Украинских Карпат в свете тектоники литосферных плит / Г. Н. Доленко, Л. Г. Данилович, Л. Т. Бойчевская и др. // Тектоника Средизем- номорского пояса. – М. : Наука, 1978. – С. 16–18. Тектоно-магматическая эволюция Карпат. – Киев : Наук. думка, 1995. – 131 с. Шеменда А. И. Моделирование крупномасштабных деформаций литосферы // Экспериментальная тектоника. Методы, результаты, перспективы. – М. : Наука, 1989. – С. 252–262. Элементы геодинамики Карпат / Е. И. Паталаха, В. В. Гончар, И. К. Сенченков, О. П. Червинко. – Киев, 2003. – 151 с. Cyclical behavior of thrust wedges: insights from high basal friction sandbox expe- riments / M.-A. Gutscher, N. Kukowski, J. Malavieille, S. Lallemand // Geology. – 1996. – Vol. 24. – P. 135–138. Dahlen F. A. Noncohesive critical Coulomb wedges: an exact solution // J. Geophys. Res. – 1984. – Vol. 89. – P. 10125–10133. Davis D., Suppe J., Dahlen F. A. Mechanics of fold-and-thrust belts and accretionary wedges // Ibid. – 1983. – Vol. 88. – P. 1153–1172. Dominguez S., Malavieille J., Lallemand S. Deformation of accretionary wedges in response to seamount subduction: insights from sandbox experiments // Tectonics. – 2000. – Vol. 19. – N 1. – P. 182–196. Koyi H., Hessami K., Teixell A. Epicenter distribution and magnitude of earthquakes in fold-thrust belts: insights from sandbox models // Geophys. Res. Let. – 2000. – Vol. 27. – N 2. – P. 273–276. Lallemand S., Schnurle P., Malavieille J. Coulomb theory applied to accretionary and nonaccretionary wedges: possible causes for tectonic erosion and/or frontal accretion // J. Geophys. Res. – 1994. – Vol. 99. – N B6. – P. 12033–12055. Статья поступила 18.11.10 128 Віктор ГОНЧАР МЕХАНіЗМ ПОКРИВОуТВОРЕННЯ ПіД ЧАС АКРЕЦії ВіДКЛАДіВ ПЕРЕДКАРПАТСьКОГО ПРОГИНу Особливості орогенного розвитку Карпат і Передкарпатського прогину можна пояснити типовими акреційними умовами: латеральною акрецією і покривоутворен- ням. Розглянуто принципи аналізу піднасуву граничного акреційного клину. Конт- роль над механізмом акреції пов’язується зі станом межі чохол/фундамент, лате- рально-акреційна чи покривна деформації залежать не тільки від коефіцієнта тертя, але й рельєфу фундаменту. Наведено елементи подібності будови тектонічних зон Карпат і Передкарпат- ського прогину з типовими структурами в експериментальних акреційних призмах. Структура Скибової зони зіставляється з крутою лускуватістю вузького акреційного клину, Самбірської зони − зі складчастістю в моделі з потужним слабков’язким де- тачментом, − обидві пов’язані з умовами латеральної акреції. Бориславсько-Покут- ська зона відповідає покривним структурам, які утворилися в моделях з високим коефіцієнтом тертя в підошві чохла. Показано палінспастичну модель розвитку фрон- ту Карпат, у якій формування структурно-тектонічної зональності пов’язується з коливаннями в реологічних властивостях основи чохла. Утворення Бориславсько- Покутської зони зумовлене переходом від латеральної акреції до покривоутворення внаслідок ущільнення підошви осадової товщі, спричиненого впливом захоронено- го рельєфу. Нафтові поклади Бориславсько-Покутської зони можуть бути наслідком комплексу сприятливих умов, які створювалися під час покривоутворення: згладже- ний стиль деформації, збереження літолого-стратиграфічних границь у слабконахи- леному положенні, ефект збагачення флюїдом унаслідок часткової субдукції чохла. Victor GONCHAR MECHANISM OF NAPPING DURING ACCRETION OF PRECARPATHIAN FOREDEEP BASIN Characteristic features of structure of East Flysh Carpathians and Precarpathian fore- deep basin are performed by zones with different forms of thrust-fold paragenesis: narrow and steep imbrikates (Skybian zone), multiple nappes (Boryslav-Pokuttya) and detach- ment tight folds (Sambir zone). Its development may be understood in context of two ba- sic settings: lateral accretion and napping. As laboratory sand-box experiments show the former is caused by low coefficient of friction at detachment fault and the latter – by high one. Detachment tight fold develops above ductile detachment layer with sufficient thick- ness and may be regarded as variant of lateral accretion. The mechanical model is proposed in which the choice of lateral accretion or cover- ing is realized in accordance with reological choice of the system “basement–sedimentary cover” (wedge–underthrust conception). It is proposed to deduce deformation scenario from mechanical state and relief of cover/basement boundary in the underthrust of accre- tionary wedge on a base of Coulomb friction criterion. Тhe palinspastic model of develop- ment of frontal zones of East Carpathians during East Europe plate subduction and cover accretion is presented, in which a nappes formation within Boryslav-Pokuttya zone is re- garded as a reaction on the proposed basement relief intensification.

Механизм покровообразования при аккреции отложений Предкарпатского прогиба

Репозитарії

Схожі ресурси