Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция | Lithology.Ru - Литология.РФ :

Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция

УДК 550.8:528+551.21. ББК 26.32 О 72
О 72 Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция. (Под ред. Ю.Г.Леонова, Ю.А.Воложа). - М.: Научный мир, 2004. - 526 с. Цв. вкладка - 40 с. (Тр.ГИНРАН, вып. 543)
ISBN
5-89176-217-Х ББК 26.32
Монография посвящена вопросам изучения осадочных бассейнов, под которыми понимаются выраженные в современной структуре впадины на коре любого типа, заполненные недеформированным или умеренно деформированным осадочным чехлом и имеющие единые флюидодинамические системы. На примерах строения осадочных бассейнов разной геодинамической природы показано многообразие факторов, влияющих на характер развития и конечный облик этих сложных многокомпонентных систем. Основное внимание уделено методам анализа и построения комплексных моделей, основанных на данных из разных областей геологических наук: тектоники, литологии, геофизики, геохимии, петрологии и стратиграфии. Рассмотрены приёмы численного моделирования ряда бассейнообразующих процессов: геодинамики, седиментогенеза, эволюции давлений во флюидосистемах, термального режима, а также вторичных преобразований горных пород.
Книга рассчитана на специалистов в области региональной геологии, геодинамики, литологии и поисков полезных ископаемых, а также студентов старших курсов геологических факультетов вузов и аспирантов.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ (Ю.Г.Леонов) 15

ВВЕДЕНИЕ (Ю.Г.Леонов) .- 16

Определение термина "осадочный бассейн" (ОБ) 16

Особенности современного подхода к изучению осадочных бассейнов 18

Глава 1. ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ТИПЫ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ 21

Классификация осадочных бассейнов (Ю.Г.Леонов,Н.П.Чамов) 21

1.2. Дополнительные характеристики осадочных бассейнов (Ю.Г.Леонов) 23

1.2.1. Водно-флюидный режим 24

1.2.2. Стиль тектонической структуры 24

1.2.3. Глубинный механизм формирования и эволюции осадочных бассейнов 25

1.2.4. Влияние климата и крупных речных систем на формирование осадочных бассейнов 35

1.2.5. Мощность осадочного чехла 37

1.2.6. Моногенные и полигенные осадочные бассейны 38

1.3. Характерные особенности строения и развития некоторых типов осадочных бассейнов (Ю.Г.Леонов) 38

1.3.1. Осадочные бассейны (синеклизы) древних платформ 38

1.3.2. Линейные впадины и инверсированные авлакогены древних платформ 41

1.3.3. Перикратонные впадины и аналогичные им осадочные бассейны с "безгранитной" корой 43

1.3.4. Осадочные бассейны (впадины) молодых платформ 44

1.3.5. Рифты 44

1.3.5.1. Древние и современные рифты 45

1.3.5.2. Длительность рифтогенеза 46

1.3.5.3. Асимметрия в строении рифтов 47

1.3.5.4. Одиночные рифтовые впадины и рифтовые пояса и системы 48

1.3.5.5. Сдвиговые деформации в рифтовых поясах 49

1.3.5.6. Рифты в системе геодинамически близких им структур 50

1.3.5.7. О классификациях рифтовых структур 51

1.3.5.8. Рифты, как начальная фаза развития осадочных бассейнов 51

1.3.6. Осадочные бассейны растяжения со срывом в основании 52

1.3.7. Периконтинентальные осадочные бассейны пассивных окраин 54

1.3.8. Осадочные бассейны, обусловленные коллапсом 57

1.3.9. Постаккреционные впадины 58

1.4. Некоторые тектонические у геодинамические аспекты развития осадочных бассейнов (Ю.ГЛеонов) 60

1.4.1. Явление унаследованности и его геодинамический смысл 60

1.4.2. Пассивный и активный рифтогенез 67

1.4.2.1. Повторное возникновение рифтов 68

1.4.2.2. Предрифтовые режимы 69

1.4.2.3. Кинематика смещений в рифтовых зонах 71

1.4.2.4. Синхронность рифтообразования в различных областях 71

1.4.3. Метаморфизм в глубоких горизонтах чехла и фундаменте осадочных бассейнов 72

1.4.4. Поднятие и эрозия на площади осадочных бассейнов 72

1.4.5. Современные движения на площади осадочных бассейнов континентальных платформ 77

Глава 2. СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ И ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЕГО ФАКТОРЫ 80

2.1. Общие закономерности седиментогенеза (Ю.О.Гаврилов) 80

2.1.1. Типы осадочного процесса 80

2.1.2. Влияние на процессы седиментации колебаний уровня водоемов 89

2.1.3. Перерывы в осадочных толщах и неполнота геологической летописи 92

2.1.4. Закономерности накопления и распределения органического вещества в осадках и осадочных породах 94

2.1.5. Реконструкция условий накопления осадков, обогащенных органическим веществом .. 103

2.2. Особенности седиментации в осадочных бассейнах разного геодинамического типа (Н.П.Чамов) 106

2.2.1. Общие факторы, контролирующие накопление осадков 106

2.2.2. Осадочные бассейны растяжения 110

2.2.2.1. Механизмы образования и строение 110

2.2.2.2. Особенности накопления осадков 118

2.2.3. Осадочные бассейны изгиба 124

2.2.3.1. Механизмы образования и строение 124

2.2.3.2. Особенности накопления осадков 132

2.2.4. Строение и модель формирования Среднерусского авлакогена 142

2.2.4.1. Строение Среднерусского авлакогена 142

2.2.4.2. Простой сдвиг и его геологические следствия 149

2.2.4.3. Модель геологического развития Среднерусского авлакогена 153

2.3. Реконструкция бассейна осадконакопления (на примере вендского передового прогиба -"форландового бассейна" юго-запада Сибирской платформы) (Ю.К.Советов, В.В.Благовидов) 159

2.3.1. Вводные замечания 159

2.3.2. Концепция анализа осадочных бассейнов 160

2.3.3. Фациальный анализ 161

2.3.4. Условия и обстановки накопления вендской молассы (обзор представлений) 162

2.3.5. Литостратиграфия и литофациальный анализ тасеевской серии 164

2.3.5.1. Тасеевская серия - литотип вендской молассы Сибирской платформы 164

2.3.5.2. Литостратиграфия тасеевской серии 165

2.3.5.3. Методы изучения вендской молассы 168

2.3.5.4. Литофациальный анализ 169

2.3.5.5. Осадочные системы и обстановки осадконакопления 169

2.3.5.5.1. Нижний аллювиальный комплекс 169

2.3.5.5.2. Нижний мелководно-морской комплекс 176

2.3.5.5.3. Верхний аллювиальный комплекс 181

2.3.5.5.4. Верхний мелководно-морской комплекс 184

2.3.5.6. Обсуждение результатов литофациального анализа 185

2.3.6. Цикличность осадконакопления и региональное распространение осадочных систем ... 188

2.3.6.1. Ледниковые отложения и цикличность седиментации нижнего морского комплекса 188

2.3.6.2. Тектоногенная разнопорядковая цикличность молассы 189

2.3.7. Палеотектоника и палеогеография юго-запада Сибирской платформы в венде 195

2.3.7.1. Основные палеотектонические элементы юго-запада Сибирской платформы в венде 195

2.3.7.2. Палеогеографическая реконструкция вендского периферийного форландового бассейна Сибирской платформы 204

2.3.8. Заключение 210

Глава 3. ПРОЦЕССЫ ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ 213

3.1. Проблемы терминологии и типизации процессов литогенеза (О.В.Япаскурт) 213

3.2. Литогенез погружения (О.В.Япаскурт) 225

3.2.1. Диагенез 225

3.2.2. Катагенез 231

3.2.3. Метагенез и начальный метаморфизм 243

3.3. Литогенез динамотермальной активизации 245

3.3.1. Литогенез в зонах активизации тектонического режима (Ю.Г.Цеховский) 245

3.3.2. Литогенез в зонах сочленения осадочных бассейнов со складчатыми системами (О.В.Япаскурт) 267

3.4. Гидротермальный литогенез (В.Б.Курносов, А.Р.Гептнер, В.В.Петрова) 272

3.4.1. Вводные замечания 272

3.4.2. Термины и их содержание 273

3.4.3. Гидротермальный литогенез в океанах 274

3.4.3.1. Факторы и процессы гидротермального литогенеза 274

3.4.3.2. Гидротермальные изменения вулканических пород в надводных рифтах (на примере Исландии) 276

3.4.3.2.1. Гидротермальное преобразование пород 276

3.4.3.2.2. Преобразование базальтовых толщ нагретыми пресными водами 277

3.4.3.2.3. Стратиформные зоны гидротермальной минерализации 280

3.4.3.2.4. Преобразование базальтов нагретыми морскими рассолами 281

3.4.3.3. Гидротермальные изменения пород базальтового слоя океанической коры в подводных рифтах 284

3.4.3.3.1. Современная мод&пъ гидротермального изменения пород океанической коры . 284

3.4.3.3.2. Экспериментальные данные 285

3.4.3.3.3. Природные наблюдения 286

3.4.3.4. Гидротермальные изменения осадочного чехла в океанических рифтах 287

3.4.3.4.1. Общие сведения 287

3.4.3.4.2. Гидротермальные изменения осадков в пределах хребта Хуан де Фука 287

3.4.3.4.3. Гидротермальные изменения осадков в Калифорнийском заливе 288

3.4.3.4.4. Галапагосские гидротермальные холмы 289

3.4.3.5. Седиментационные эффекты 289

3.4.4. Гидротермальный литогенез на континентах 290

3.4.4.1. Проблемы обнаружения и изучения гидротермального литогенеза в осадочных бассейнах на континентах 291

3.4.4.2. Примеры гидротермального литогенеза в рифтовых бассейнах 291

3.4.4.2.1. Тиманская провинция 291

3.4.4.2.2. Северо-Вьетнамский рифт 292

3.4.4.2.3. Кушмурунский грабен Тургайского прогиба 298

3.4.4.2.4. Дополнительные примеры гидротермального литогенеза на континентах 298

3.4.5. Перспективы и задачи изучения гидротермального литогенеза 299

3.4.5.1. Основные задачи 299

3.4.5.2. Соотношение процессов динамотермальной активизации, начального метаморфизма и гидротермального литогенеза 299

3.4.5.3. Соотношение катагенеза и гидротермального литогенеза 300

3.4.5.4. Тектонические обстановки и типы осадочных бассейнов, благоприятные для проявления гидротермального литогенеза 303

3.4.5.5. Об объеме гидротермального литогенеза 306

3.5. Эволюция системы вода-порода и РТ-условий при литогенезе и ее гидродинамический, геотермический и тектонический эффекты (Л.Е.Яковлев) 306

3.5.1. Введение в проблему 306

3.5.2. Оценка интенсивности гидродинамического возмущения в результате химических и термических деформаций 307

3.5.3. Факторы и виды нарушений сплошности породного матрикса 309

3.5.4. Масштабы и характер взаимного влияния гидродинамических, химических и термических процессов в земной коре 311

3.5.4.1. Хемогенные объемные деформации 311

3.5.4.2. Термические объемные деформации 318

3.5.5. Флюидное давление, температура среды и метаморфические фации 320

Глава 4. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНАХ (Л.Е.Яковлев) 323

4.1. Некоторые аспекты флюидного режима 323

4.1.1. Современные представления о происхождении и механизмах миграции подземных флюидов 323

4.1.2. Флюидный режим литогенеза и взаимодействие чехол - фундамент:новые идеи и решения 328

4.1.2.1. Гидродинамика осадочного бассейна с «меланократовым основанием» 328

4.1.2.2. Катагенез осадков, метаморфизм базитов и эволюция элизионных флюидов 330

4.1.3. Нетрадиционные подходы к оценке влияния флюидов на образование скоплений углеводородов 332

4.2. Термический режим осадочных бассейнов 338

4.2.1. Основные факторы энергетического баланса 338

4.2.2. Отражение параметров термического режима в уравнении баланса энергии 339

4.3. Методы изучения флюидного и термического режимов осадочных бассейнов 341

4.3.1. Основные понятия 341

4.3.2. Классификация методов изучения флюидного и термического режимов 342

4.3.3. Методы изучения флюидного режима 344

4.3.3.1. Гидрогеологический каротаж 344

4.3.3.1.1. Мониторинг физико-химических параметров бурового раствора (метод ОС) 344

4.3.3.1.2. Режимные наблюдения на устье скважины 346

4.3.3.1.3. Опыт гидрогеологической стратификации разреза (Саатлинская сверхглубокая скважина) 347

4.3.3.2. Изучение интегральной проницаемости осадочного чехла с помощью структурно-фациалъного анализа 352

4.3.3.3. Изотопные индикаторы флюидного режима (3D, 3Не/4Не) 355

4.3.3.3.1. Дейтерий как индикатор миграции и эволюции флюидов 355

4.3.3.3.2. Состав гелия как индикатор флюидного режима 357

4.3.3.4.Инструментальное изучение летучих компонентов горных пород 358

4.3.3.4.1. Задачи и последовательность работ, принципы отбора образцов каменного материала 358

4.3.3.4.2. Выделение летучих веществ из горных пород 358

4.3.3.4.3. Масс-спектрометрический анализ термических фракций летучих компонентов 360

4.3.4. Методы изучения термического режима 360

4.3.4.1. Определение параметров тепломассопереноса (v и qj по скважинным и геотермическим данным 360

4.3.4.1.1. Постановка обратной тепловой задачи 360

4.3.4.1.2. Математическое описание процедуры вычисления скорости адвекции v 362

4.3.4.1.3. Вычислительные погрешности и область применимости метода 362

4.3.4.2. Определение плотности глубинного теплового потока q0 графоаналитическим способом 363

4.3.4.2.1. Характеристика исходных данных 364

4.3.4.2.2. Результаты компьютерной обработки геотермических данных 365

4.3.4.3. Реконструкция термической истории осадочного бассейна 366

Глава 5. МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ 370

5.1. Место сейсмостратиграфических и сиквенс-стратиграфических исследований в ряду наук о Земле (Ю.А.Волож, М.П.Антипов) 370

5.2. Региональная сейсмостратиграфия (А.Е.Шлезингер) 371

5.3. Секвентная стратиграфия: понятие, современное состояние проблемы (Ю.А.Волож, М.П.Антипов, Н.Е Варшавская,В.В.Липатова, Е.Е. Бобылова) 388

5.3.1. Современное состояние 388

5.3.2. Основные понятия и термины 389

5.3.3. Методика анализа 390

5.3.4. Заключение 400

5.4. Базовые четырехмерные модели нефтегазоносных бассейнов (Ю.А.Волож, Н.В. Милитенко, Л.А. Певзнер) 403

5.4.1.Вводные замечания 403

5.4.2. Элементы базовых четырехмерных моделей 406

5.4.2.1 Единицы вертикального ряда элементов модели 406

5.4.2.2 Единицы латерального ряда элементов модели 409

5.4.3. База данных и итоговые документы базовой модели нефтегазоносного бассейна 413

Глава 6. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАНТИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ И МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ 416

6.1. Вводные замечания (Ю.А.Волож, Л.И.Лобковский) 416

6.2. Реконструкция истории погружения осадочного бассейна (А.В.Ершов, Ю.А.Волож) 417

6.2.1. Общий принцип кинематического анализа 418

6.2.2. Исходные данные 419

6.2.3. Палеоглубины 419

6.2.4. Уплотнение пород с глубиной 420

6.2.5. Одномерная история погружения с поправкой на уплотнение пород 421

6.2.6. Тектоническое погружение 422

6.2.7. Двухмерный и трехмерный анализ истории погружения 424

6.2.7.1. Двухмерные реконструкции 424

6.2.7.2. Оценка величины эрозии и палеобатиметрии 424

6.2.7.3. Учет разрывных нарушений и складкообразования 426

6.2.7.4. Восстановление сбалансированных разрезов и спрямление складок 426

6.2.7.5. Трехмерные реконструкции 430

6.2.7.6. Учет диапиризма 431

6.3. Термохимическая модель конвекции в мантии и ее геодинамические следствия (Л.И.Лобковский, В.Д.Котелкин) 432

6.3.1. Современные представления о строении Земли согласно данным сейсмической томографии 432

6.3.2. Основные зхакономерности геологической эволюции Земли 433

6.3.3. Модели конвекции в мантии Земли 435

6.3.4. Исходные положения модели термохимической двухъярусной конвекции в мантии и некоторые ее следствия 436

6.3.5. Математическая формулировка задач термохимической конвекции 437

6.3.6. Некоторые закономерности стационарной двухъярусной термической конвекции 438

6.3.7. Характерные элементы термохимической конвекции 439

6.3.8. Численное моделирование глобальной эволюции Земли 441

6.4. Обзор геодинамических моделей погружения осадочных бассейнов (А.В.Ершов, Л.И.Лобковский) 443

6.4.1. Основные механизмы погружения осадочных бассейнов 443

6.4.2. Локальная и региональная изостазия 444

6.4.3. Упругое прогибание литосферы 445

6.4.3.1. Модель формирования бассейнов передовых прогибов 445

6.4.3.2. Синкомпрессионное вдавливание и инверсия бассейнов 446

6.4.4. Растяжение и последующая термальная релаксация литосферы 447

6.4.5. Фазовые переходы 450

6.5. Трехмерный анализ механизмов образования осадочных бассейнов регионального масштаба, связанных с движением литосферных плит (И.А.Гарагаш, Л.И.Лобковский, Ю.А.Волож) 450

6.5.1. Механизм образования осадочных бассейнов в условиях растяжения 452

6.5.2. Механизм изгиба земной коры в условиях растяжения 457

6.6. Гидродинамическое моделирование эволюции флюидосистем осадочных бассейнов на примере Прикаспийской впадины(И.А.Гарагаш, Л.И.Лобковский, Ю.А.Волож, М.П.Антипов) 459

6.6.1. Основные соотношения механики поронасыщенных сред 460

6.6.2. Моделирование "консолидации" (уплотнения) осадочной толщи 461

6.6.2.1. Связанная задача взаимодействия матрицы и флюида 461

6.6.2.2. Заданная скорость деформирования слоистой толщи 462

6.6.2.3. Связь аномальных давлений с распределением скоростей продольных волн 462

6.6.3. Моделирование эволюции аномальных давлений в подсолевом комплексе Прикаспия 463

6.6.4. Оценка распределения аномальных давлений по профилю Каратон - Тенгиз 464

6.7. Модель немонотонного погружения литосферы (на примере Южно-Каспийской впадины) (И.А.Гарагаш, Л.И.Лобковский, Ю.А.Волож) 465

6.7.1. Геологическое строение Южно-Каспийской впадины 465

6.7.2. Обоснование модели 467

6.8. Эклогитовая модель формирования Прикаспийской впадины (Ю.А.Волож, М.П.Антипов, И.А.Гарагаш, Л.И.Лобковский) 471

6.8.1. Формирование и эволюция Центрально-Прикаспийской депрессии и Прикаспийской впадины 475

6.8.2. Анализ моделей формирования Прикаспийской впадины 476

6.8.3. Расчет кривой погружения фундамента Центрально-Прикаспийской депрессии под весом эклогитов, внедрившихся в литосферу 480

ЛИТЕРАТУРА 486

 

Скачать  файл pdf (86 Мб) с jurassic.ru

 

О статье: 

Монография в формате pdf (86 Мб), была выложена на сайте jurassic.ru.  Ссылка нв файл pdf