Палеографические и литолого-фациальные условия формирования мезо-кайнозойских отложений анадырского прогиба

Анадырский прогиб расположен в зоне сочленения Чукотско-Анадырской системы докембрийско-палеозойских массивов Беринговоморской плиты и альпийской Камчатско-Корякской складчато-орогенной области и с севера граничит с Охотско-Чукотским вулканогенным поясом [1][2].

В структурном отношении, вслед за Е.Е. Милановским, можно предположить, что Анадырский прогиб является краевым, в котором выделяются четыре субрегиональных элемента: Западно-Анадырская и Восточно-Анадырская впадины, разделенные Туманским горстом, и Ламутская ступень, причем первые три находятся на складчато-метаморфическом основании Беринговоморской плиты, последний — на альпийском блоково-складчатом основании. В пределах исследуемого района широко развиты разрывные дислокации, среди которых выделяют нормальные сбросы, сбросо-сдвиги, взбросы и надвиги. Преобладают продольные разломы. Максимальная плотность разрывных нарушений на единицу площади приходится на породы основания прогиба.

В геологическом разрезе Анадырского прогиба выделяются преимущественно докайнозойский фундамент и осадочный чехол, в основании которого залегают часто нерасчлененные верхнемел-палеогеновые отложения. Мощность осадочного чехла в среднем составляет 4,5—5 км, а в глубоких впадинах бассейнов по результатам сейсмических исследований достигает 7,5 км. В составе осадочного чехла бассейна выделяются следующие основные комплексы: мел-палеогеновый, нижнемиоценовый, средне-верхнемиоценовый, плиоцен-четвертичный, разделенные региональными поверхностями несогласий.

Материалы и методика исследований

Палеогеографические реконструкции Анадырского прогиба указанного района выполнялись на основе анализа мощностей и литолого-фациального состава отложений соответствующего возраста. При этом мощности кайнозойских отложений морской части района устанавливались по данным сейсмических съемок. Литолого-фациальный состав отложений анализировался по данным бурения и описания обнажений, содержащимся в публикациях, отчетах и пояснительных записках к листам Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000, закрывающей эти территории. Следует отметить, что основной объем такой информации характеризует континентальную часть исследований. Его морская часть охарактеризована только двумя скважинами — Лахтакской-1 и Центральной-1. Для получения представлений о возможном составе кайнозойских отложений в морской части района допускалась также экстраполяция разрезов из его континентальной части по простиранию оси Анадырского прогиба. Однако, учитывая существенную поперечную тектоническую дифференциацию этого прогиба, безусловно влияющую на характер кайнозойского осадконакопления, такая экстраполяция проводилась с осторожностью и учитывала совокупность дополнительных геологических факторов. В числе этих факторов: результаты интерпретации сейсмических разрезов, содержащиеся в отчетах о сейсмических съемках в Анадырском заливе и имеющие прогностическое значение в отношении литолого-фациального состава отложений, данные о градиентах мощностей отдельных кайнозойских комплексов, являющихся признаками изменения литолого-фациального или формационного состава отложений.

Определенный объем полезной литологофациальной информации общего характера дают также результаты обобщения и анализа данных о строении разрезов американской части Берингова моря. В то же время следует отметить, что эти районы достаточно удалены от исследуемого, а учитывая существенную вертикальную дифференциацию в кайнозое структуры и рельефа плитной, орогенной и окраинно-континентальной частей беринговоморского региона и, соответственно, областей сноса и седиментации, устанавливать надежные корреляционные отношения между формациями в удаленных друг от друга локальных осадочных бассейнах и прогнозировать на этом основании состав отложений в изучаемом районе не всегда возможно [4—6].

В качестве региональной канвы при выделении тех или иных элементов палеогеографии исследуемого района привлекались также результаты более ранних мелкомасштабных палеогеографических реконструкций, охватывающих весь беринговоморской регион и прилегающие континентальные области [8][11]. Для детализации некоторых палеогеоморфологических особенностей изучаемого района, особенно его континентальной части, учитывая активную роль в ее формировании новейших тектонических движений, использовались некоторые геолого-геоморфологические методы и приемы неотектонического анализа, основанные на комплексном изучении рельефа и геологического строения субстрата. Для построения литолого-фациальных схем использовались результаты изучения вещественного состава отложений осадочного чехла Берингова моря и сопредельной суши: материалы бурения скважин, описания обнажений, а также анализ градиентов мощностей, результаты интерпретации сейсмических исследований и др.

Результаты исследований

В результате проделанной работы были построены карты обстановок осадконакопления для периодов: поздний мел-палеоген, ранний миоцен, средний-поздний миоцен, плиоцен-плейстоцен (рис. 1).

К началу кайнозоя изучаемый район представлял собой преимущественно континентальную территорию с дифференцированным рельефом, в котором гористые области сочетались с холмистыми равнинами и низменностями, в пределах которых могли накапливаться континентальные отложения различного происхождения. Расположенный в пределах этого района Анадырский прогиб своей восточной частью на ранних стадиях альпийского этапа развития входил в состав системы прогибов северо-западного (Пенжинско-Ванкаремского) ограничения Беринговоморской плиты. На поздних, кайнозойских стадиях развития он представлял собой область седиментации, в которой происходила периодическая смена морских и континентальных условий осадконакопления.

В палеогене район Анадырского прогиба представлял собой низменность или низкую приморскую равнину, которая соответствовала днищу топографической депрессии, заключенной между системой грядовых возвышенностей, расположенных на юго-западе, на месте современной Корякской складчато-орогенной системы и высокой холмистой равнины. В течение палеогена наиболее низменная часть этой депрессии периодически затапливалась в результате морских ингрессий с юга, со стороны Тихого океана. Область периодического затопления охватывала как минимум три локальные впадины района Анадырского залива. Одна из них отвечает современной Западно Анадырской впадине, другая — прогибу Креста, третья — Восточно-Анадырской впадине.

При падении уровня моря или относительном тектоническом поднятии территории здесь могли оставаться озерно-лагунные заболоченные равнины, на которых происходило накопление угленосных отложений [22—24]. В этот период весь рассматриваемый район характеризуется повышенной вулканической активностью. Периодическое затопление района Анадырского прогиба началось, скорее всего, со среднего эоцена и первоначально происходило в форме узких заливов, постепенно захватывая всё более обширные пространства прилегающих к ним участков топографической депрессии. Озерно-лагунные и шельфовые условия существовали в изучаемом районе в течение эоцена-олигоцена.

В начале миоцена в районе Анадырского залива происходит некоторое сокращение площадей периодического затопления и территорий, занятых низменностями, которые окаймляют области периодического затопления. Это явление связано с тем, что часть указанных площадей, примыкающих к Корякской орогенно-складчатой системе, вовлекается в слабое поднятие и преобразуется в высокие равнины. В то же время происходит углубление расположенной к югу области Наваринского прогиба, которая служит каналом для проникновения в изучаемый район тихоокеанских вод. В пределах Анадырского прогиба продолжается формирование угленосных толщ. Одновременно, возможно, в связи с импульсами тангенциальных сжатий со стороны развивающейся впадины [13][15] Тихого океана, приведшими к очередной фазе смятия отложений и поднятий в Корякской складчатой системе, здесь происходит закрытие магматических каналов и прекращение вулканической деятельности.

С середины миоцена происходит заметное расширение области периодического затопления в пределах Анадырского залива, которая занимает теперь не только собственно прогиб, но выходит далеко за его пределы, проникая вглубь расположенных вокруг равнины территорий по их низменным и долинным участкам [2][9]. Непосредственно в Анадырском прогибе устанавливаются относительно стабильные условия внутреннего мелководного шельфа, существующие, однако, только в пределах современной акваториальной части этого прогиба, которая соединилась с относительно глубоководным заливом, расположенным на месте современного Наваринского прогиба. В западной части Анадырского прогиба периоды существования шельфовых условий осадконакопления чередовались с периодами развития низменных озерно-лагунных ландшафтов [21]. По периферии области Анадырской ингрессии располагались обширные территории, на которых происходило формирование угленосных толщ.

В плиоцене-плейстоцене происходит перестройка условий седиментации, которая связывается с образованием обширной шельфовой области, в состав которой, наряду с районом Анадырского залива, входят и другие районы Берингова моря, расположенные к востоку и северу от него. Эта перестройка связана с влиянием сложного комплекса факторов, в котором сочетаются эндогенная составляющая, то есть общие колебательные и региональные тектонические движения, а также экзогенная (климатогеографическая), которая наряду с прочими отражает воздействие на уровень моря в этом районе периодов плейстоценовых оледенений и межледниковий [14]. Совокупность влияния этих факторов на обстановки осадконакопления в рассматриваемом районе привела к тому, что в течение плиоцен-плейстоцена он вместе с прилегающими к ней с востока районами Берингова моря неоднократно подвергался полному осушению с образованием континентальных «мостов» между Северо-Восточной Азией и северной частью американского континента и вновь уходил под воды северной части Тихого океана [16].

В результате литолого-фациального анализа были построены литолого-фациальные схемы для всех четырех основных осадочных комплексов Анадырского прогиба: верхнемел-палеогенового, нижнемиоценового, средне-верхнемиоценового и плиоцен-четвертичного (рис. 2).

В отложениях верхнего мела-палеогена в пределах Анадырского прогиба выделяются три основных компонента: терригенная, вулканогенная и биогенная (уголь) составляющая [7]. Гранулометрическая размерность терригенной составляющей пород определяется обстановками осадконакопления — наблюдается тенденция уменьшения доли грубозернистых осадков с увеличением глубины палеобассейна. На этом фоне обособляются области с повышенным содержанием углей и вулканитов в составе отложений (рис. 2а).

Отложения раннего миоцена характеризуются отсутствием вулканогенного материала в составе пород, угленосные отложения развиты практически на всей территории прогиба (рис. 2б).

Средне-позднемиоценовые обстановки осадконакопления способствовали накоплению преимущественно грубозернистых разностей терригенных отложений в пределах изучаемой территории. В Анадырском прогибе в шельфовых обстановках накапливались относительно тонкозернистые осадки, обогащенные карбонатами [3][10][12]. В составе отложений, формировавшихся в прибрежно-морских условиях (низменности, периодически затапливаемые морем), присутствуют угли (рис. 2в). Такой характер распределения терригенных отложений в целом сохраняется и в плиоцен-четвертичное время [20]. При этом в составе отложений отсутствуют угли и карбонаты (рис. 2г).

Для литологической характеристики каждого слоя в модели на основании выполненных палеореконструкций и подготовленных фациальных схем были созданы соответствующие смешанные литотипы (табл.).

Исследование коллекторских свойств пород показывает, что в кайнозойских отложениях наземной части Анадырского бассейна доминируют песчаники граувакковой группы [17][18][19]. Примесь аркозового материала играет второстепенную роль. Отложения палеоцен-нижнеэоценового возраста и верхнего эоцена-олигоцена в целом характеризуются низкими коллекторскими свойствами. В кайнозойских отложениях можно выделить 12 толщ, содержащих пласты песчаников, песков и гравелитов, обладающих достаточно хорошими коллекторскими свойствами, четыре из них залегают в палеогеновом комплексе и восемь — в неогеновом. В целом коллекторские свойства неогеновых отложений лучше, чем палеогеновых, при этом они ухудшаются с увеличением глубины их залегания [25].

С учетом выполненных исследований и обобщений были выбраны два наиболее вероятных коллектора: пласты терригенных крупнозернистых отложений собольковского и автаткульского горизонтов, для которых были построены прогнозные схемы пористости резервуаров (рис. 3).

Выводы

Анализ палеогеографических реконструкций показывает, что формирование осадочного чехла Анадырского прогиба происходило преимущественно в мелководных обстановках осадконакопления, а глубины палеобассейнов не выходили за пределы внутреннего относительно мелководного шельфа.

В отложениях верхнего мела-палеогена в пределах Анадырского прогиба выделяются три основных компонента: терригенная, вулканогенная и биогенная (уголь) составляющие. Гранулометрическая размерность терригенной составляющей пород определяется обстановками осадконакопления — наблюдается тенденция уменьшения доли грубозернистых осадков с увеличением глубины палеобассейна. На этом фоне обособляются области с повышенным содержанием углей и вулканитов в составе отложений.

С учетом выполненных исследований и обобщений были выбраны два наиболее вероятных коллектора: пласты терригенных крупнозернистых отложений собольковского и автаткульского горизонтов. Отложения суши обладают более высокой пористостью по сравнению с морской частью исследуемого района. Так, в районе площадей Эчинская, Верхне-Эчинская, Верхне-Телекайская, Западно-Озерная и др. значения пористости близки к измеренным и изменяются от 15 до 35 %. Пористость в акваториальной части ниже — варьирует от 12 до 35 %. Преобладают значения 15—25 %.

Флюидоупорным комплексом в палеогене являются породы верхнего эоцена-олигоцена (майницкая свита). В акваториальной части прогиба в качестве регионального флюидонепроницаемомого комплекса рассматривается трансгрессивно-регрессивная среднеэоценолигоценовая толща (аналог майницкого горизонта на суше). Наиболее вероятными покрышками могут являться терригенные отложения майницкой свиты и отложения миоцена: терригенные в нижней части (глинистые прослои собольковского, автаткульского и телекайского горизонтов) и опал-кристобалитовые в верхней (туфодиатомитовая толща телекайского горизонта) (рис. 4).