Структурная геология — Евгений Рогожин

Геолог Евгений Рогожин о деформации геологических слоев, поиске полезных ископаемых и геологическом «батоне»

Какой тип деформации поверхности часто свидетельствует о наличии нефти? Как разлом геологических слоев характеризует геодинамическую обстановку? Какие методы используются для оценки сейсмической опасности? На эти и другие вопросы отвечает доктор геолого-минералогических наук Евгений Рогожин.

Структурная геология — это подраздел тектоники (более общей геологической дисциплины) и, соответственно, региональной геологии. В чем предмет структурной геологии? Люди, которые бывали в горах на Кавказе или в Крыму, видели, что геологические слои, которые там имеются, деформированы: смяты в складки, нарушены разломами или разрывами, смещены. Лучше всего это видно в таких горных подвижных системах. Но и на спокойных в тектоническом смысле территориях, например в Центральной России, на древней Восточно-Европейской платформе, тоже есть элементы структурной геологии, также имеются деформации чехла в виде складок — не таких интенсивных, как в горах, но тем не менее имеются складки и разрывы, особенно по поверхности фундамента, то есть древнего основания нашей платформы.

Таким образом, структурная геология охватывает практически все территории Земли. На самом деле и под океаном имеются деформации, относящиеся к структурной геологии, просто мы обычно их не видим. Тем не менее там есть океанические хребты, в которых развиты структуры разрывов, есть трансформные разломы, которые являются сдвигами, то есть там тоже есть элементы структурной геологии.

Рекомендуем по этой теме:

FAQ: Геоморфология

По идее, каждый грамотный геолог — а желательно любой образованный человек — должен иметь какие-то представления о структурной геологии, даже если он не занимается этими вопросами напрямую. Если взять более углубленно, то структурная геология включает изучение параметров этих деформаций. Это параметры складок, углы наклона их крыльев, так называемые характеристики замка складки, падение осевой поверхности, периклинальные и центриклинальные замыкания антиклинальных складок — это такие выпертые вверх складки — и синклинальных складок, которые выперты вниз. Эти характеристики описывают складку очень конкретно: ее длину, деформацию и прочее.

Разломы разделяются на некоторые морфокинематические типы: взбросы, когда крыло поднято, как бы надвинуто на опущенное крыло разлома; сбросы, когда, наоборот, опущенное крыло отходит от взброшенного крыла; сдвиги, когда в горизонтальной плоскости два крыла, два блока сдвигаются вдоль разлома в том или ином направлении. Каждый из этих типов разломов характеризует геодинамическую обстановку. Взбросы или надвиги, более пологие разрывы, характеризуют обстановку горизонтального сжатия, сбросы — обстановку растяжения, то есть у нас в этом месте геологические движения в обстановке растяжения; если же это сдвиги, то это сочетание сжатия и растяжения в одной плоскости.

Кроме научной стороны, какой вообще от этого прок? Прок от этого очень большой, потому что, если вы начинаете изучать какой-то район с любой уже более конкретной точки зрения, например поиска и разведки полезных ископаемых — как жидких, так и твердых — или оценки сейсмической опасности этого района, вы обязательно должны изучить все эти структуры: какого типа разломы там существуют (сдвиги, взбросы, сбросы), какие у них амплитуды, какое время этих подвижек. В таком случае вы будете понимать, когда происходила главная тектоническая деформация в этом месте.

Складки очень важны для поиска, например, полезных ископаемых типа нефти, потому что нефть скапливается в складках антиклинального типа, выпертых вверх, — она легкая, и она нагнетается в замки этих складчатых сооружений. Тогда геолог, зная это строение региона, может предсказать наиболее перспективное место, чтобы найти то или иное полезное ископаемое, или определить активные структуры и понять, какие из них могут породить либо очень быстрые геологические движения, либо сейсмические смещения, то есть землетрясения.

Структурная геология — явление, конечно, региональное, то есть в каждом регионе она несколько иная. Нам кажется, например, что весь Кавказ одинаков, но это не так.

Малый Кавказ по своей структурной геологии отличается от Большого Кавказа, тем более все это отличается от платформенных территорий.

Поэтому региональная структурная геология очень важна, чтобы дать какую-то самую обзорную характеристику того или иного региона. В открытых территориях, где мы видим слои пород и их деформации прямо на поверхности, — это в основном горные системы или крупные эрозионные врезы по бортам рек — мы можем изучать характеристики структур непосредственно. В частности, в горах, например, Тянь-Шаня, где я работал в свое время, или Кавказа мы составляли продольные профили по всем долинам рек, где зарисовывали в естественном масштабе все складки, все разрывные деформации, которые их осложняют. И таким образом нам удавалось представить себе структуру в разрезе, как будто мы разрезали горную систему поперек ножом и посмотрели на ее строение в разрезе.

Такие работы можно сделать в обнаженных территориях. Но одного разреза никогда недостаточно, потому что по простиранию каждая складчатая система очень сильно изменяется. То есть она имеет центральную часть, где наиболее деформированные вещи, как, например, Большой Кавказ, и есть крайнее замыкание — это Таманский полуостров или Апшеронский полуостров, где складчатость и разрывообразование изменяются, исходят, очень сильно упрощаются. Поэтому надо составлять целые системы поперечных разрезов, то есть резать этот геологический «батон» поперек по многим-многим пересечениям. Такие работы делались, и это позволило нам в значительной мере понять геологическую структуру таких сложных сооружений, как Кавказ, Тянь-Шань, Урал, Карпаты.

Если мы имеем дело с закрытыми территориями, такими как Восточно-Европейская платформа, на которой не очень хорошо видно строение этих деформаций, или, например, Западная Сибирь — кстати, и на той и на другой находятся большие запасы горючих полезных ископаемых, и их надо также изучать, — то применяются геофизические методы изучения. Есть сейсморазведка, методы микросейсмического зондирования, глубинного сейсмического зондирования — сейсмические методы.

Рекомендуем по этой теме:

FAQ: Предсказание землетрясений

Есть методы бурения, когда мы непосредственно бурим скважины и изучаем вещество, которое лежит внизу. Это другой тип структурной геологии, он тоже необходим, потому что именно понимание структуры может нам показать, где располагаются те или иные полезные ископаемые и с какими структурами они связаны: со складками, разрывами или с сочетанием складко-разрывных структур. Это очень важная практическая цель структурной геологии.

Если же взять оценки сейсмической опасности, то обычно мы знаем, что крупные землетрясения совпадают с зонами разломов, подвижки по разломам генерируют самые сильные землетрясения, там сидят их очаги. И для того, чтобы понять, какие структуры ответственны за те или иные сейсмические события, мы должны обязательно изучить структурную геологию этого района и геофизическими, и геологическими методами, то есть опять же использовать сейсморазведку, сейсмопрофилирование, сейсмозондирование, бурение или непосредственные полевые наблюдения.

Для практических целей использование методов структурной геологии применяется достаточно четко и во всем мире примерно по одним и тем же технологиям. Это сочетание геологических, геофизических, сейсмических методов. И надо сказать, что эти методы — буровые, геофизические — прогрессируют во времени, мы приобретаем все новые и новые методы изучения строения верхних горизонтов земной коры, которые и важны для понимания структурной геологии.

Но есть еще и научное понятие, то есть построение геодинамических моделей крупных регионов по их строению. В этом отношении и у нас в стране, и во многих других странах имеется довольно значительный волюнтаризм. Например, мы изучаем складчатую систему. Что такое складки?

Слои, которые смяты в складки, раньше лежали горизонтально, потому что они отложились в каком-то древнем море, а потом они взяли и смялись в складки.

Первое предположение понятно: с боков что-то надавило, и они смялись в складки.

А что надавило? Надавили литосферные плиты, как сейчас принято считать. И все. Причем непосредственное строение этих складчатых комплексов не интересует никого из таких теоретиков. Да, раз складки, значит, надавило — сжалось. Но представьте себе: вы с боков надавили на кисель. Какие у вас там складки получатся? В крайнем случае что-то деформируется с боков, середина же останется нетронутой. А мы видим складчатые комплексы крупных сооружений как раз внутри. В самых осевых частях мы видим наибольшие деформации, а к краям они спадают.

Эта область изучения детальной структуры сейчас совершенно забыта, потому что все увлеклись тектоническими плитами, тектоническими горизонтальными движениями. И все объясняется просто: сдавило — сжалось. На самом деле не так. Кто хоть один разрез нарисовал, понимает, что так не может быть. А это забыто, этого почти нет сейчас в науке. Никому неохота ходить день за днем и зарисовывать каждую складку, вводить ее в масштабе в общую картину и так резать, и резать, и резать каждый регион. Никому неохота. Сидеть у компьютера, нарисовать, как все сдавилось, сжалось, здесь выперлось, сюда вылезло — это я понимаю. Поэтому, мне кажется, научная часть структурной геологии сейчас находится в очень большом запустении.

Источник: postnauka.ru