Предуральский передовой прогиб

Передовой прогиб прослежен вдоль всего западного склона Урала. Он образован в пермском периоде и отделяет собственно Восточно-Европейскую (Русскую) платформу от складчатого сооружения; однако следует помнить, что первоначально, до перми, край континента Восточной Европы находился восточнее, и его можно восстановить, изучая Западную мегазону (см. ниже). Там же находятся следы более ранней стадии в формировании самого передового прогиба, уже утратившего здесь исходную форму.

На обзорных геологических картах восточная граница Предуральского прогиба примерно совпадает с краем выходов перми. Западная граница может быть изображена лишь стратоизогипсами допермской поверхности, тогда как сами пермские отложения единым полем переходят на платформу. Вдоль Урала передовой прогиб делится относительными поднятиями на несколько впадин, среди которых, с юга на север, различаются:

— Бельская (название по р. Белая), открывающаяся на юге в Прикаспийскую депрессию;

— Уфимско-Соликамская, севернее Каратауского (КТ) надвигового выступа; южная ее часть находится в изгибе уральских простираний к востоку -в Уфимском «амфитеатре» и называется обычно Юрюзань-Сылвенской (ЮС), северная — Соликамской (С);

— Верхнепечорская (ВП), начинающаяся к северу от Полюдова Камня, где к уральским структурам косо примыкает более древнее Тиманское поднятие;

— Верхнесынинская (по р. Верхняя Сыня), отделенная с юга Печоро-Кожвинским валом и весьма короткая;

— Косью-Роговская (КС), по названиям местных рек, или Воркутинская, которая замыкается с юга окончанием гряды Чернышова (Че) и ею же отделяется с запада от Тимано-Печорской плиты. Другое поднятие — поперечная гряда Чернова — севернее Воркуты отрезает эту впадину от Коротаихинского (КТ), или Предтиманского, прогиба.

Глубина Предуральского прогиба по погружению кристаллического фундамента достигает 9–10 и местами 12 км, а ширина — 100 км. Эти цифры близки к обычным для передовых прогибов коллизионных поясов. Они отражают, вероятно, механические свойства литосферы континентов, край которой уходит вниз под нагрузкой тектонических покровов и продуктов их разрушения. Этот процесс, один из последних в цепи коллизионных событий, после их завершения идет вплоть до изостатического выравнивания поверхности прогиба, в результате которого прогиб сохраняется как отрицательная, не инверсировавшая структура.

Осадочное выполнение Предуральского прогиба. Отложения древнее пермских здесь не обнажаются, однако изучены скважинами и геофизическими профилями. По составу они мало отличаются от своих аналогов на восточной окраине платформы, хотя имеют несколько более полные разрезы.

Заложение, т.е. начало опускания поверхности, Предуральского прогиба произошло в ранней перми. На внешнем, платформенном, его краю местами, особенно на юге Урала (Стерлитамак), сохранился барьерный риф, образованный в ассельское — артинское время: это массивные органогенные известняки мощностью до 350 – 500м. Нередко они закарстованы и в погруженном состоянии включают нефтяные и газовые залежи. К западу рифовые массивы сменяются лагунными осадками. Наоборот, восточнее, т. е. в самом прогибе, они замещаются глубоководными известняково-сланцевыми и кремнистыми слоями с так называемым «конденсированным» разрезом, в котором два яруса - ассельский и сакмарский - представлены непрерывно при суммарной мощности всего около 80 м. Их ископаемая фауна — конодонты, радиолярии, иногда аммоноидеи — населяла открытое море. Встречаются и остатки, переотложенные с шельфа — например, фузулиниды, а также брекчии из обломков барьерного рифа. Начиная с верхов следующего, артинского, яруса, эта формация согласно сменяется флишевой, так что сама она может называться предфлишем. Несомненно, предфлиш отражает недолгий этап быстрого погружения края континента в ходе коллизии при малом объеме поступавших с его стороны осадков. При этом сам барьерный риф возникал там, где рост органогенных прослоек все же успевал компенсировать тектоническое погружение. Характерно, что во внешней, западной, зоне передового прогиба предфлиш имеет уже более молодой, только артинский, возраст, что отражает распространение быстрого погружения к западу.

Следующая, собственно флишевая формация также отложена еще в недокомпенсированном бассейне, поскольку ее образование требует больших глубин для распространения турбидных потоков. Они несли терригенный материал уже с востока, с растущего в это время Уральского складчато-надвигового сооружения. Флиш верхов артинского и кунгурского ярусов достигает мощности 2000 м. Особенностью его на юге Предуральского прогиба являются прослои гипсов, что указывает на высокую засоленность глубоководного бассейна или по крайней мере его придонных слоев. Сочетание песчано-глинистых турбидитов с эвапоритами необычно и в настоящее время не встречается. Однако пермский бассейн юга Урала был в то время связан лишь с солеродным Прикаспийским прогибом, составляя вместе с ним огромный испаритель. В нем и была отложена затем кунгурская собственно эвапоритовая формация. Накопление солей шло с большой скоростью, порядка 100–500 м/млн л, и привело к компенсации глубоководной впадины.

На севере Урала, в Косью-Роговской части передового прогиба, кунгурские галогенно-сульфатные осадки замещены угленосными терригенными, что связано было с более влажным климатом прилегающей северной окраины материка Восточной Европы. Они имеют крупную цикличность, свойственную мелководным образованиям, и представляют собой уже морскую молассу.

С начала поздней перми Предуральский прогиб в своей южной и средней частях фактически не проявлялся. Красно- и сероцветные отложения этого возраста, выраженные аллювиальными фациями уральского происхождения, распространены уже на обширной территории Восточно-Европейской плаатформы. Отмечено, что и сама область размыва также смещается к западу: обломочный материал верхней перми происходит главным образом из осадочных пород Западно-Уральской мегазоны, где вслед за надвигами и складчатостью началось энергичное поднятие. Однако в приполярной части Урала верхняя пермь представлена прибрежно-морскими, в начале угленосными, и далее континентальными отложениями, которые непрерывно переходят в нижний триас; общая их мощность 2500 – 5000 м. Здесь, таким образом, развитие передового прогиба продолжалось до начала мезозоя.

Можно считать, что основные признаки седиментации в передовых прогибах проявлены на Урале достаточно типично. К ним , таким образом, относятся:

— образование вертикального ряда предфлиш — флиш — морская моласса, иногда частично замещенная эвапоритами, ― континентальная моласса;

— возрастание мощностей от предфлиша к молассе;

— образование всех терригенных отложений за счет размыва складчато-покровных сооружений, надвигающихся на платформу;

— соответственно, смещение передового прогиба как зоны наибольшего погружения в сторону платформы.

Изверженные породы в передовых прогибах не характерны, и Предуральский прогиб не является в этом смысле исключением. Все же отметим небольшие по объему излияния базальтов, происшедшие в начале триаса в районе Воркуты. Это событие синхронно с траппами Сибири и рифтовым магматизмом на юге Урала (см. ниже) и отражает не собственно уральские, а более обширные по площади проявлений и глубинные процессы поднятия к поверхности мантийных астенолитов (плюмов).

Тектоника. Строение Предуральского прогиба в целом отличается западной вергентностью, т. е. преобладающим западным направлением продвижения надвигов и наклона либо опрокидывания складок. Во внешней (западной) зоне прогиба структура обычно упрощается. При этом полого-холмистый рельеф местности и слабая обнаженность западного подножия Уральского хребта обычно не позволяют достоверно судить о положении надвиговых поверхностей или даже вообще их устанавливать. Поэтому современные представления о тектонике Предуральского прогиба сложились лишь после начала массового бурения, включая глубокие скважины, и в связи с применением высокоразрешающих методов сейсмического профилирования (МОГТ).

Формирование складчато-надвиговой структуры слоистого комплекса всегда требует срыва его, целиком или частично, по субгоризонтальным поверхностям: обычно это уровни, на которых залегают пластичные, относительно менее вязкие горные породы — гипсы и соли, глины, иногда мергели и слоистые известняки. Такие стратиграфические уровни имеются как среди формаций собственно передового прогиба (предфлиш, глинистые сланцы или дистальный флиш низов перми), так и в подстилающих шельфовых палеозойских отложениях. На севере региона самым нижним уровнем являются, вероятно, эвапориты верхов ордовика, по которым вероятен срыв и перемещение к западу всей осадочной массы палеозоя относительно докембрийского фундамента, поддвигавшегося под Урал (рис. 2), причем надвиговая

Рис.1. Глубокий разрез через Предуральский прогиб (Косью-Роговскую впадину) на Приполярном Урале (В.В.Юдин, 1994).

структура поднятия Чернышева на окраине Тимано-Печорской плиты компенсирует глубокий срыв внутри чехла Предуральского прогиба. Более поверхностные структуры представляют собой бескорневые складки, сорванные по чешуйчатым надвигам, которые сливаются в единую поверхность срыва по битуминозному «доманику» (верхний девон) или по глинистым слоям нижнего карбона (рис. 2). На рисунке видно, что верхняя часть выполнения передового прогиба смята в бескорневые складки, нарушена надвигами и в целом сорвана по основанию нижнего карбона.

Рис.2. Геологический разрез внутренней части Косью-Роговскогой впадины на широте р. Кожим

(В. В. Юдин, 1994)

Рис. 3. Геологические профили Предуральского прогиба, по В.Н.Пучкову (В.Е. Хаин, 2001)

А — через пограничную зону передового прогиба и Западно-Уральской мегазоны на Полярном Урале, по К.О.Соборнову и А.С. Бушуеву; Б — на Южном Урале, по материалам М.А. Камалетдинова и др. 1 — позднепермские терригенные отложения; 2–4 — кунгурский ярус: 2 — глины, ангидриты, 3 — соль, ; 4― терригенные отложения с гипсом; 5 — ассельские, сакмарские и артинские терригенные отложения; 6 — позднекаменноугольные известняки, мергели и алевролиты; 7 — среднекаменноугольные известняки и доломиты; 8 — раннекаменноугольные известняки и доломиты с прослоями глин; 9 — позднедевонские известняки; 10 — среднедевонские известняки, песчаники и глины; 11 — силурийскме мергели, доломиты и песчаники; 12 — вендские терригенные отложения; 13 — залежь нефти; 14 — стратиграфические границы; 15 — надвиги. Цифры над профилем — номера скважин.

Наконец, важная роль в верхней части разреза принадлежит глинистой толще артинского яруса перми. Сейсморазведкой установлено и бурением подтверждено, что они образуют в Верхнепечорской впадине своеобразные вдвиговые пластины, которые увеличивают вертикальную мощность артинских отложений с 0,4–0,5 до 2,5 км и создают бескорневое антиклинальное поднятие (рис. 3). Сейчас подобного рода структуры известны в ряде передовых прогибов мира (Канадские Кордильеры, Пиренеи, Северный Кавказ, север Таримского массива и др.).

На Южном и Среднем Урале стиль тектоники передового прогиба определяется мощной серией кунгурских эвапоритов, которые в условиях горизонтального сжатия и надвигообразования образуют линейные диапировые структуры (соляные гребни), в том числе нефте- и газоносные.

Часть внутренней зоны Предуральского прогиба перекрыта надвигами западноуральского палеозоя. Величина перекрытия пермских отложений фронтальным надвигом Лемвинского аллохтона в Косью-Роговской впадине оценивается не менее чем в 10–20 км. На Среднем Урале, по р. Чусовой, надвиговое залегание среднего палеозоя на пермских слоях было закартировано еще в 1920-е г.г., на Полярном Урале — в 1930-е. Эти наблюдения послужили началом представлений о покровном строении Урала — впрочем, возникших отчасти под влиянием идей альпийской геологии. В дальнейшем покровная модель подверглась жестокой критике, но с 60-х гг. получила множественные подтверждения, в том числе буровыми данными, и в настоящее время принципиальных возражений не встречает. Надвиговое, но не целиком аллохтонное строение имеет Каратауское поднятие допалеозойского фундамента (восточнее г. Уфа): в данном случае надвигами захвачена и поднята вся толща осадочного рифей-палеозойского чехла, так что передовой прогиб здесь прерывается.

Обратим внимание также на поднятие гряды Чернышева, замыкающей с запада Косью-Роговскую часть Предуральского прогиба. Эта линейная в целом группа складок, в которых участвует разрез прилегающей с запада Тимано-Печорской плиты от силура до перми (с преобладанием известняков), имеет в целом синформный характер и надвинута как на запад, так и на восток, т. е. на передовой прогиб. Надвиг восточного направления относится к числу так называемых ретро-надвигов: образование его может быть связано с выдавливанием кверху всей структуры гряды Чернышева перед фронтом Урала, о чем сказано выше. Западный надвиг развивался вплоть до юрского периода, и перед его фронтом дислоцированы осадки вплоть до верхнетриасовых. Структура гряды Чернышева является примером краевых поднятий (антиклинориев), возникающих нередко на окраинах континентов с внешней стороны краевых прогибов. Подобное происхождение имеют Юрские горы перед Альпами, Соляной Кряж перед Гималаями (заметим, что во всех случаях горные хребты возникли за счет омоложения поднятий, происшедшего в кайнозое). Все подобные примеры показывают, как далеко распространяются при коллизии горизонтальные срывы платформенных чехлов и связанные с ними складки.

Полезные ископаемые Предуральского прогиба. К их числу относятся известные месторождения каменных и калийных солей в кунгурских отложениях (Соликамское), каменных углей кунгура и верхней перми на Полярном Урале (Воркутинский бассейн), углеводородного сырья в пермских рифах западного края прогиба (Ишимбай) и в антиклинальных бескорневых структурах самого прогиба, обычно внутренней его части (Вуктыл и др.).