Файл: Вопросы общей и теоретической тектоники [сборник]..pdf

ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТЕКТОНИКИ

УДК 551.7.02

А. Ю. ЮНОВ, Ю. А. БЯКОВ и Ю. С. САЛИН

О НЕОБХОДИМОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ МОРСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Постановка вопроса

Необходимым элементом интерпретации данных сейсмо­ разведки методом отраженных волн на море обычно счита­ ется построение разрезов, структурных карт и схем, на кото­ рых изображаются возрастные подразделения.

Рассмотрим существующие в настоящее время способы вы­ деления возрастных подразделений. Ими можно назвать об­ ласти геологического пространства, внутри любого из которых все точки связаны между собой отношением одновозрастности, а с точками других областей — отоношением разновозрастности. Выделение возрастных подразделений можно свести, со­ ответственно, к установлению отношений одновозрастности п разновозрастное™ на множестве фрагментов геологического пространства.

Отношение разновозрастное™ устанавливается на основе использования закона Стено: в серии нормально залегающих пластов вышележащий пласт моложе нижележащего. Спосо­ бы установления одновозрастности геологических тел имеют в своей основе следующую общую схему: используемые тела представляются образовавшимися в результате каких-то про­ цессов. Процесс, послуживший причиной образования синхро­ низируемых тел, устанавливается путем изучения современ­ ных геологических процессов и выбора из них таких, которые приводят к аналогичным результатам. Этот процесс может быть установлен также экспериментально или теоретическим путем — в мысленной, умозрительной модели. Построенная модель или наблюдаемый реальный процесс анализируется с

155

целью выделения в них событий, происходивших одновремен­ но. Тела, -которые могут быть представлены образовавшимися в результате именно этих событий, отождествляются по геоло­ гическому возрасту. Обычно с этими целями рассматривают­ ся процессы ссадконакоплеиия, органической эволюции и ра­ диоактивного распада. В качестве синхронных соответствен­ но рассматриваются тела, имеющие на всем протяжении оди­ наковый литологический состав пли содержащие одинаковый комплекс органических остатков, тяжелых, аутоген­ ных минералов, или имеющие одинаковые соотношения ра­ диоактивных изотопов и т. д. Понятно, что подобным же обра­ зом представить себе последовательное накопление или захо­ ронение магнитных полей, отражающих или преломляющих площадок, невозможно. При выделении и прослеживании воз­ растных подразделений геофизическими методами приходится поэтому устанавливать сначала положение тел, выделенных по литологическим, палеонтологическим, геохимическим или радиологическим данным, а затем по этим телам строить воз­ растные подразделения. Проанализируем раздельно оба эта­ па возрастных реконструкций по геофизическим данным.

Состояние проблемы синхронизации по лигологическим, палеонтологическим, геохимическим и радиологическим данным

Предложено много методов синхронизации по этим приз­ накам. Большинство из них основано на сопоставлении по сходству. Так, в группе литологических методов сопоставление производится по сходству литологических свойств (состава породы, карбонатности, комплекса тяжелых минералов и т. д.) или по сходству порядка напластования; в группе палеонто­ логических методов •— по сходству отдельных форм пли их комплексов, по сходству последовательностей форм или комп­ лексов, по сходству количественных соотношений отдельных форм в комплексе; в группе радиологических методов — по сходству количественных соотношений дочернего и материн­ ского радиоактивных изотопов. Существуют также методы синхронизации по сходству восстановленных признаков бас­ сейна ссадконакоплеиия — -палеогидрологичеокий, палеоклнматический, палеоэкологический, комплексный литолого-па- леоэкологический и т. д., наконец, синхронизация осуществля­ ется на основе гипотез о географическом распределении син­ хроничных тел. В основе последних методов лежит гипотети­

15G

ческая модель географического распределения одновременно образовавшихся тел пли модель географического распределе­ ния восстановленных условий древней среды. Модель может иметь примерно такой вид: от линии нулевой мощности син­ хронизируемых тел («береговая линия») сменяются в направ­ лении, перпендикулярном этой линии (вглубь бассейна седи­ ментации), грубсобломочные породы все более и более мел­ кообломочными и далее карбонатными или кремнистыми. В последнее десятилетие распространение получил метод син­ хронизации на основе резких изменений в развитии органиче­ ского и неорганического мира.

Многолетний опыт показал, что использование сразу не­ скольких методов для решения одной и той же задачи зача­ стую приводит к противоречиям. Так, известны случаи про­ тиворечий при синхронизации по сходству литологических и палеонтологических признаков (Данбар, Роджерс 1962; Труш­ кова, 1967 и др.). Еще более многочисленны противоречия в восстановлении возрастных отношений геологических тел ра­ диологическим методом, с одной стороны, и палеонтологиче­ скими и литологическими методами, с другой (Полканов и Герлинг, 1960; Судовиков, Неелов, 1961). Противоречия при синхронизации по сходству различных палеонтологических признаков также общеизвестны (Степанов, 1958; Нехорошее, 1970). Для некоторых методов совпадение результатов не­ возможно даже в принципе. Так, например, синхронизация по литологическому сходству и синхронизация на основе гипо­ тезы о смене грубообломочных отложений в направлении от береговой линии вглубь бассейна более мелкообломочными предполагают сопоставление магнафаций в первом случае и парвафаций во втором случае (Крумбейн, Слосс, 1960). Из­ вестно, что эти горизонты пересекаются.

Все эти противоречия заставили проанализировать модели, положенные в основу каждого метода синхронизации. Резуль­ татом анализа было признание возможности «возрастного скольжения» тел, одинаковых по литологическим свойствам. Причиной подобного явления могло быть, например, смеще­ ние во времени условий среды, в которых формировались ин­ тересующие нас признаки. Явление «возрастного скольжения» литологических границ было возведено в ранг закона страти­ графии (Wheeler. Bcesley, 1948; Садыков, 1969). Также спра­ ведливым было признано допущение о миграции воетановленных палеогеографических, палеоклнматических, палеоэколо­ гических признаков.

157

Аналогичные выводы о возможности неодновозрастности одной и той же биостратиграфической границы в разных ее участках были сделаны X. Хедбергом (Hedberg, 1958, 1965, 1970), Г. Уилером (Wlieeler, 1959), Г. Харрингтоном (Har­ rington, 1965). Эти авторы называют следующие причины по­ добного явления: миграция обстановок, благоприятных для обитания фауны, изменение условий захоронения, случай­ ность обнаружения окаменелостей, выщелачивание и мета­ морфизм.

Оказалось, что радиологические датировки также могут быть искажены за счет привноса или выноса дочернего или материнского изотопов.

Закономерности географической изменчивости отложений или физикогеографических обстановок зависят от типа древ­ него бассейна и различны для разных направлений внутри од­ ного и того же бассейна. Чтобы установить тип древнего бас­ сейна, направление, перпендикулярное или параллельное древней береговой линии, нужна уже построенная палеогео­ графическая схема, для чего в свою очередь необходимо пред­ варительно провести синхронизацию другими методами. Мо­ дель метода синхронизации на основе резких изменений в развитии органического и неорганического мира, в отличие от моделей, положенных в основу других методов, не может быть выведена из непосредственных наблюдений над характером изменения органического и неорганического мира в доступное для наблюдений время. Поэтому положение об одновремен­ ности резких изменений в разных районах либо констатация того факта, что в серии разрезов, синхронизированных дру­ гими методами, резкие изменения действительно происходят па каком-то одном и том же для всех колонок временном уров­ не, либо это — предположение, и тогда оно должно быть про­ верено другими методами. Как мы видели, эти «другие» ме­ тоды не гарантируют всегда верных результатов.

Можно было бы, как это делается в других науках, попы­ таться установить граничные условия применимости каждого метода, определить конкретную ситуацию, в которой этот ме­ тод дает верные результаты. Так, для направлений, парал­ лельных фронту миграции отложений, обстановок, отдельных видов или целых фаун и флор, можно было бы рекомендовать методы синхронизации по сходству, для направлений, перпен­ дикулярных фронту, методы синхронизации по закономер­ ностям географической изменчивости. Но для такого подхода остается в силе уже высказанное возражение — эти направле­

158

ния могут быть установлены только после предварительной синхронизации какими-либо другими методами, каждый из ко­ торых может дать неверный результат. Неправильной, сле­ довательно, может оказаться и сама предварительная синхро­ низация, а значит — и вывод о том, что данный метод приме­ няется именно в тех рамках, когда он дает верные результаты.

Заканчивая рассмотрение проблемы синхронизации, мож­ но констатировать, что ни один из методов не позволяет од­ нозначно устанавливать и прослеживать возрастные подраз­ деления. Важно подчеркнуть, что наибольшие возражения вы­ зывают обычно литологические методы синхронизации. Су­ ществует даже закон, утверждающий, что л и т о л о г и ч е ­ с к и е г р а н и ц ы в с е г д а н е о д н о в о з р а с т мы .

Установление геологических границ по морским сейсмическим данным

Интерпретация морских сейсмических данных может быть осуществлена различно. Первый из возможных подходов ос­ нован на использовании эталонных разрезов. Эталонные раз­ резы обычно строятся по данным бурения. «Стратиграфиче­ ская привязка» сейсмического разреза при этом заключается в сопоставлении положения отражающих границ с положением каким-то образом построенной «возрастной» геологической границы в эталонном разрезе. За «возрастную» обычно при­ нимается какая-то геологическая граница, проведенная на ос­ новании наблюдаемых (палеонтологических, литологических, геохимических, радиологических) данных. Возможные из­ держки такого допущения рассмотрены в предыдущем пара­ графе. Для рассмотрения «в чистом виде» интересующего нас теперь этапа возрастных построений по морским сейсмическим данным не будем обращать внимания на эти издержки.

При сопоставлении положения в эталонном разрезе сей­ смической и «возрастной» границ редко обходятся без опре­ деленной подгонки, включающей перебор различного' рода по­ правок при вычислении времен (поправки «за фазу», «за уро­ вень взрыва», «за рельеф» и т. д.) и скоростей (поправки «за преломление», «за наклон поверхности наблюдения» и др.). Цель подгонки состоит в своеобразном «упорядочении» зале­ гания отражающих границ или, иначе говоря, в сближении положения сейсмической и «возрастной» границ.

Обоснованность трассирования по сейсмическим данным искомой геологической границы за пределы эталонного раз­

159

реза зависит в общем случае от соотношения числа точек, в которых было наблюдено совпадение ее с сейсмической гра­ ницей, и числа точек, на которые был распространен вывод о совпадении. Если, скажем, такое наблюдение было осущест­ влено в тысяче скважин, расположенных в узлах равномерной сети ,то установление положения геологической границы по сейсмической границе в тысяча первом узле той же сети пред­ ставляется бесспорным. Обратный случай— на основании ■совпадения в единственной точке предсказывать положение геологической границы по положению сейсмической границы в тысяче точек можно рассматривать как необоснованную экстраполяцию. Понятно, что если «стратиграфическая при­ вязка» отражений на суше или на разбуренных акваториях (типа Апшеронского архипелага на Южном Каспии) пред­ ставляет собой большее или меньшее приближение к первому случаю, то такая же привязка в условиях неразбуренных аква­ торий вообще неосуществима. Положение «возрастной» гео­ логической границы по положению сейсмической границы в

.море приходится устанавливать, экстраполируя на море вы­ воды о совпадениях этих границ, полученные на прибрежной суше. Для небольших прибрежных морских участков, на кото­ рых сохраняется та же структурная и фациальная обстановка, такая экстраполяция, возможно, и допустима. Однако при от­ работке региональных сейсмических профилей в открытом море трассирование «возрастной» геологической границы ста­ новится крайне затруднительным, в особенности если учиты­ вать многочисленные тектонические нарушения, погребенные поверхности эрозионного несогласия, и резкую фациальную изменчивость отложений, как это наблюдается, например, на ряде дальневосточных акваторий. Здесь отмечено, в частно­ сти, замещение эффузивных кайнозойских и мезозойских комплексов в сторону моря туфогенно-обломочными и терригеннымн (Западная Камчатка, Татарский пролив и др.). Сме­ на фаций приводит к изменению волновой картины и, как следствие, к потере выделенных ранее границ, прослеживае­ мых с суши или с разбуренных прибрежных участков. Кроме того, комплекс отложений, развитый на шельфе, часто обре­ зается разломной зоной континентального склона, за преде­ лами которого в области глубоководной котловины развит со­ вершенно иной комплекс неуплотненных осадков. В случае развития аккумулятивного типа континентального склона в его пределах распространен комплекс мощных осадочных толщ авандельтового типа, где отмечается масса постоянно

160