Структурные стили и тектоническая история

Кратко о главном

Стиль определяют три условия: какое главное напряжение вертикально, участвует ли в деформации фундамент и есть ли в разрезе слабые слои — соль, глины с аномальным давлением, — по которым толща может соскользнуть. Тип бассейна подсказывает стиль, но не однозначно: бассейны переживают несколько этапов.
Растяжение даёт сбросы, наклонённые блоки, полуграбены и приразломные антиклинали. Блоки поворачиваются вместе с разломами, и по модели домино растяжение $\beta = \sin\delta_0/\sin\delta$ . Ловушки — своды блоков, горсты, приразломные антиклинали.
Сжатие даёт надвиги, отрывающиеся от слабого слоя, складки над их перегибами и окончаниями, чешуи и дуплексы. Структуры выдержаны по простиранию на десятки километров, но сложны на глубине.
Сдвиг даёт кулисообразные складки и сбросы под углом к разлому, цветковые структуры в разрезе, впадины на изгибах растяжения и поднятия на изгибах сжатия. Строение быстро меняется по простиранию.
Инверсия превращает полуграбен в антиклиналь: старый сброс работает как взброс. Ниже нулевой точки смещение по нему остаётся сбросовым, выше — становится взбросовым.
Последовательность событий читают по секущим соотношениям, несогласиям и изменениям мощности. Ловушка должна сложиться до миграции нефти, а поздняя деформация не должна её вскрыть.

Ключевые соотношения

\beta = \frac{\sin\delta_0}{\sin\delta},\qquad \delta_0 = \delta + \delta_b

растяжение при повороте жёстких блоков по нынешнему падению разломов $\delta$ и наклону пластов в блоках $\delta_b$

\alpha_R = \frac{\varphi}{2},\quad \alpha_T = 45°,\quad \alpha_F = -45°

углы сколов Риделя, сбросов и складок к простиранию правого сдвига (по часовой стрелке; у левого — против), $\mathrm{tg}\,\varphi = \mu$

EI = \frac{h_{hw}}{h_{fw}},\qquad \Delta t = h_{hw} - h_{fw}

индекс расширения пачки и прирост вертикальной амплитуды сброса за время её накопления

t_{net}(y) = t_{ext}(y) - t_{rev}

суммарная амплитуда инвертированного сброса; в нулевой точке она равна нулю

Где чаще всего ошибаются

Считать, что тип бассейна однозначно задаёт структурный стиль: поздние этапы деформации накладываются на ранние.
Принимать наклон пластов в блоках за первичный и не учитывать поворот блоков при оценке растяжения.
Ждать вдоль сдвиговой зоны таких же выдержанных структур, как в складчато-надвиговом поясе.
Определять тип разлома по одному горизонту: у инвертированного сброса глубокие горизонты смещены как у сброса, а мелкие — как у взброса.
Судить о времени образования ловушки по её современной форме, без анализа мощностей и несогласий.

После урока вы сможете

узнавать по сочетанию структур режим деформации — растяжение, сжатие, сдвиг, инверсию, течение соли — и называть типичные для каждого стиля ловушки и риски;
оценивать растяжение по наклону блоков в модели домино и проверять, правдоподобно ли начальное падение разломов;
предсказывать направления складок, сбросов и сколов в зоне сдвига по его простиранию и знаку смещения и различать изгибы сдвига с растяжением и со сжатием;
восстанавливать последовательность событий по секущим соотношениям, синтектоническим толщам и несогласиям и датировать работу разлома по индексу расширения;
находить нулевую точку инвертированного сброса и решать, успела ли ловушка сложиться к приходу нефти и не вскрыла ли её поздняя деформация.

Структурный стиль: от напряжений к набору структур

Деформация никогда не создаёт одну-единственную структуру. Растяжение порождает не отдельный сброс, а систему сбросов с наклонёнными блоками, полуграбенами, передаточными зонами и складками в висячих крыльях; сжатие — систему надвигов и складок; сдвиг — косые цепочки складок и разломов. Такие повторяющиеся сочетания называют структурными стилями (structural styles) или структурными семействами. Узнав стиль по немногим наблюдениям — одному-двум сейсмическим профилям, нескольким скважинам, геологической карте, — геолог прогнозирует, какие структуры должны быть там, где данных нет, и как они связаны между собой. Единого перечня стилей нет, но главные различают все.

Стиль определяют три условия. Первое — какое из главных напряжений вертикально: от этого зависит преобладающий тип разломов (модель Андерсона). Второе — участвует ли в деформации фундамент. Если осадочный чехол соскальзывает по слабому слою над почти не деформированным фундаментом, говорят о деформации чехла (thin-skinned); если разломы рассекают и фундамент — о деформации с его участием (thick-skinned). Третье — есть ли в разрезе слабые слои: соль, глины с аномально высоким поровым давлением. По ним возникают поверхности срыва (detachments): толща над срывом деформируется по-своему, под ним — по-своему, и структуры одного этажа не продолжаются в другой.

Главные структурные стили

Стиль: Растяжение
Обстановка: $\sigma_1$ вертикально; рифты, пассивные окраины
Структуры: сбросы, наклонённые блоки, полуграбены, приразломные антиклинали
Ловушки: своды блоков, горсты, приразломные антиклинали
Главные риски: экранирование разломом, размыв сводов

Стиль: Сжатие
Обстановка: $\sigma_3$ вертикально; складчато-надвиговые пояса
Структуры: надвиги, чешуи, дуплексы, складки над надвигами
Ловушки: антиклинали над надвигами, поднадвиговые структуры
Главные риски: строение на глубине, качество сейсмики, аномальное давление

Стиль: Сдвиг
Обстановка: $\sigma_2$ вертикально; границы плит, крупные внутриплитные разломы
Структуры: кулисообразные складки и сбросы, цветковые структуры
Ловушки: кулисообразные антиклинали, блоки у разлома
Главные риски: быстрая смена строения, разобщённость

Стиль: Инверсия
Обстановка: сжатие после растяжения
Структуры: взбросы на месте сбросов, антиклинали над бывшими впадинами
Ловушки: инверсионные антиклинали
Главные риски: вскрытие ловушек, подъём материнских пород из нефтяного окна

Стиль: Соль и гравитационное скольжение
Обстановка: нагрузка осадков на соль или пластичные глины
Структуры: купола, диапиры, мульды; сбросы вверху склона, надвиги у подножия
Ловушки: своды над солью, пласты у стенок куполов
Главные риски: окна в соли, сейсмика под солью

Стиль: Облекание блоков фундамента
Обстановка: подвижки по крутым разломам фундамента; платформы
Структуры: пологие складки облекания, затухающие вверх
Ловушки: пологие поднятия над выступами
Главные риски: малое замыкание

Стиль	Обстановка	Структуры	Ловушки	Главные риски
Растяжение	$\sigma_1$ вертикально; рифты, пассивные окраины	сбросы, наклонённые блоки, полуграбены, приразломные антиклинали	своды блоков, горсты, приразломные антиклинали	экранирование разломом, размыв сводов
Сжатие	$\sigma_3$ вертикально; складчато-надвиговые пояса	надвиги, чешуи, дуплексы, складки над надвигами	антиклинали над надвигами, поднадвиговые структуры	строение на глубине, качество сейсмики, аномальное давление
Сдвиг	$\sigma_2$ вертикально; границы плит, крупные внутриплитные разломы	кулисообразные складки и сбросы, цветковые структуры	кулисообразные антиклинали, блоки у разлома	быстрая смена строения, разобщённость
Инверсия	сжатие после растяжения	взбросы на месте сбросов, антиклинали над бывшими впадинами	инверсионные антиклинали	вскрытие ловушек, подъём материнских пород из нефтяного окна
Соль и гравитационное скольжение	нагрузка осадков на соль или пластичные глины	купола, диапиры, мульды; сбросы вверху склона, надвиги у подножия	своды над солью, пласты у стенок куполов	окна в соли, сейсмика под солью
Облекание блоков фундамента	подвижки по крутым разломам фундамента; платформы	пологие складки облекания, затухающие вверх	пологие поднятия над выступами	малое замыкание

Обобщение, а не классификация: в одном бассейне стили сменяют друг друга во времени и сочетаются в пространстве.

Стиль связан с типом бассейна (типы бассейнов): рифты растягиваются, передовые прогибы сминаются со стороны гор, бассейны на сдвигах развиваются в сдвиговом стиле, а на пассивных окраинах осадки скользят по склону и выдавливают соль. Но связь не однозначна. Бассейн, заложившийся при растяжении, позже может быть сжат, и его сбросы оживут с обратным знаком смещения; поверх одного стиля ложится другой. Поэтому стиль определяют по наблюдаемым структурам — по типу и направлению смещений, по соотношению мощностей, — а тип бассейна служит подсказкой, где искать аналоги.

Стиль по одному профилю

На сейсмическом профиле, проведённом наискось к простиранию структур, углы падения кажущиеся (кажущийся угол падения), а при сильном искажении вертикального масштаба пологие сбросы выглядят крутыми. Сдвиг на одном профиле вообще не виден как сдвиг: блоки по обе стороны лишь стоят на разной высоте. Стиль определяют по нескольким направлениям, по картам и по знаку смещения в скважинах — выпадению или повторению разреза (разлом в скважине).

Растяжение: домино, листрические сбросы и рифты

При растяжении верхняя хрупкая часть коры разламывается сбросами на блоки. Предельных геометрий две, и в реальных бассейнах встречаются обе, а также переходы между ними.

Домино (domino, rotational planar faults): параллельные плоские сбросы, падающие в одну сторону, ограничивают жёсткие блоки. С ростом растяжения блоки поворачиваются вместе с разломами, как падающие книги на полке: разломы выполаживаются, а пласты в блоках наклоняются в сторону, противоположную падению разломов. Край блока, служащий лежачим крылом соседнего разлома, поднят — это свод наклонённого блока; противоположный край, в висячем крыле своего разлома, опущен, и над ним образуется впадина полуграбена.
Листрический сброс (listric fault): сместитель изогнут: у поверхности он крутой, а с глубиной выполаживается и переходит в поверхность срыва. Висячее крыло, сползая по изогнутой поверхности, прогибается к разлому — образуется приразломная антиклиналь (rollover, складки и разломы). Чтобы прогнуться, крыло растягивается, и в своде антиклинали возникают встречные, антитетические, сбросы и мелкие грабены.
Разломы срыва и метаморфические ядра (detachments, core complexes): при очень сильном растяжении верхняя кора скользит по пологим разломам срыва, а из-под неё поднимаются породы глубоких частей коры. В нефтегазоносных бассейнах такие структуры редки, но показывают, куда «уходит» растяжение в сильно растянутых рифтах.

СхемаДва предельных стиля растяжения (схема): вверху — блоки домино с плоскими сбросами, падающими под 42°, и пластами, наклонёнными на 18° в обратную сторону, как в примере ниже; синрифтовые клинья заполняют полуграбены, пострифтовая толща лежит спокойно; внизу — листрический сброс, выполаживающийся к поверхности срыва, приразломная антиклиналь в висячем крыле с антитетическим сбросом и синрифтовый клин, утолщённый к разлому.

Реальный рифт состоит из полуграбенов (half-grabens) длиной в десятки километров (группы разломов). Главный разлом полуграбена падает в одну сторону, а вдоль рифта направление может смениться: соседние полуграбены соединяются передаточными зонами (transfer, accommodation zones), где смещение переходит с одного разлома на другой (передаточные зоны). Синрифтовые отложения заполняют полуграбены клиньями, утолщёнными к главному разлому; наклон слоёв в клине уменьшается снизу вверх, потому что нижние слои поворачивались вместе с блоком дольше. Своды блоков у главных разломов поднимаются и могут размываться, поставляя в соседние впадины грубый обломочный материал. После растяжения всю систему спокойно перекрывают пострифтовые толщи (синрифтовая и пострифтовая стадии).

Растяжение при повороте жёстких блоков (модель домино)

\beta = \frac{L}{L_0} = \frac{\sin\delta_0}{\sin\delta},\qquad \delta_0 = \delta + \delta_b

где:

$\beta$ коэффициент растяжения: во сколько раз удлинился участок поперёк простирания разломов, —
$L,\ L_0$ нынешнее и исходное расстояние между соседними разломами по горизонтали, км
$\delta$ нынешний угол падения разломов, °
$\delta_0$ угол падения разломов в момент их образования, °
$\delta_b$ угол наклона пластов в блоках — угол, на который блоки повернулись (обозначение урока о разломах), °

Единицы: углы в градусах; $L$ и $L_0$ в одних единицах длины

Справедливо, если

разломы плоские и параллельные, блоки поворачиваются как жёсткие тела вокруг осей, параллельных простиранию;
до растяжения пласты лежали горизонтально; наклон пластов и падение разломов измерены в разрезе вкрест простирания разломов, иначе углы кажущиеся (кажущийся угол падения);
формула описывает растяжение только верхней хрупкой коры, разрезанной этими разломами, а не всей литосферы.

Расстояние между соседними параллельными разломами по нормали к ним при повороте не меняется, а по горизонтали оно равно этому расстоянию, делённому на $\sin\delta$ ; отсюда формула (вывод — в разделе для углублённого изучения). Растяжение растёт с поворотом всё быстрее: при $\delta_0 = 60°$ поворот на 10° даёт $\beta \approx 1{,}13$ , на 20° — 1,35, на 30° — 1,73. Если блоки деформировались и внутри — мелкими разломами, изгибом, — тот же наклон пластов отвечает другому растяжению, и формула даёт лишь оценку.

Расчётный примерРастяжение по наклону блоков

Исходные данные (условные)

Нынешнее падение разломов (глубинный разрез вкрест простирания): 42°
Наклон пластов дорифтовой толщи в блоках: 18°, в сторону, противоположную падению разломов
Расстояние между соседними разломами по горизонтали: 3,2 км
Коэффициент трения для проверки: 0,6

Решение

Начальное падение разломов: $\delta_0 = 42° + 18° = 60°$ . Новые сбросы при $\mu = 0{,}6$ падают под углом около 60° (модель Андерсона): разломы возникли с обычным для сбросов падением и с тех пор повернулись вместе с блоками.
Коэффициент растяжения: $\beta = \sin 60°/\sin 42° = 0{,}8660/0{,}6691 = 1{,}294$ — растяжение на 29,4 %.
Исходное расстояние между разломами: $3{,}2/1{,}294 = 2{,}47$ км. По нормали к разломам расстояние между ними прежнее: $3{,}2\cdot\sin 42° = 2{,}14$ км.

Ответ: Верхняя часть коры растянута примерно в 1,29 раза — на 29 %: блоки, бывшие шириной около 2,5 км, разошлись до 3,2 км.

Что это значит. Совпадение начального падения с андерсоновским — довод в пользу модели жёстких блоков. Если бы начальный угол вышел заметно круче 70° или положе 50°, следовало бы проверить, не деформировались ли блоки внутри: при вертикальном сдвиге, распределённом по блоку, тот же наклон пластов отвечает начальному падению около 51°, и растяжение получается другим. Растяжение по разломам сравнивают с растяжением всей коры, найденным по её утонению и погружению бассейна (модель растяжения литосферы). Во многих рифтах и на пассивных окраинах растяжение по видимым разломам заметно меньше. Причину обсуждают: часть разломов не распознана — они ниже разрешения сейсморазведки (степенной закон), повёрнуты, разбиты более поздними разломами, — а часть растяжения, возможно, пришлась на нижнюю кору и мантию. Данные примера условные.

РасчётКоэффициент растяжения блоков домино в зависимости от их поворота для начального падения разломов 45, 60 и 75° — по формуле

\beta = \sin\delta_0/\sin(\delta_0 - \delta_b)

. Точка — пример выше.

Ловушки рифтов — приподнятые своды наклонённых блоков и горсты, приразломные антиклинали в висячих крыльях листрических сбросов, синрифтовые песчаники, выклинивающиеся на склонах полуграбенов. Материнские породы — глубоководные озёрные и морские глины полуграбенов, покрышки — пострифтовые глины (нефтяные системы бассейнов). Главные риски: экранирует ли разлом, ограничивающий свод (экранирование разломом); не размыт ли свод вместе с коллектором; на сколько блоков разломы делят залежь.

Пример из Казахстана — Южно-Тургайский бассейн (бассейны Казахстана). В ранней — средней юре здесь возник рифт из чередующихся грабенов и горстов: с запада на восток — Арыскумский, Акшабулакский, Сарыланский и Бозингенский грабены, разделённые горстами. Его заложение связывают с правым сдвигом по Каратау-Таласо-Ферганской зоне разломов: на сейсмических разрезах видны типичные для сдвигов цветковые структуры, а в плане разломы расположены кулисообразно. В поздней юре и позднем мелу бассейн дважды испытал инверсию. Залежи нефти и газа сосредоточены преимущественно на горстах, на склонах грабенов и по обе стороны сдвиговой зоны. В одном бассейне видны сразу три стиля — растяжение, сдвиг и инверсия.

Сжатие: складчато-надвиговые пояса

Складчато-надвиговый пояс (fold-and-thrust belt) — полоса шириной в десятки — сотни километров и длиной в сотни и тысячи километров по краю горного сооружения, где толща осадков укорочена на десятки процентов: сложена в складки и нарезана надвигами. Чаще всего это деформация чехла. Надвиги отрываются от слабого слоя — соли, глин, аргиллитов — и идут вдоль него по поверхности срыва (detachment, décollement), затем срезают пачку по рампе и снова идут вдоль пласта (рампы и площадки). Фундамент под поясом наклонён в сторону гор и деформирован слабо.

Надвиги растут последовательно. Новый надвиг закладывается перед фронтом пояса, в лежачем крыле предыдущего, и несёт старые пластины на себе, поэтому возраст деформации обычно молодеет в сторону передового прогиба (передовые прогибы). Сближенные надвиги одного направления, сходящиеся на глубине к общему срыву, образуют веер чешуй (imbricate fan). Если пластины ограничены сверху и снизу общими поверхностями — кровельным и подошвенным надвигами, — а каждая надвинута на соседнюю, это дуплекс (duplex). Над перегибами и окончаниями надвигов растут складки (складки, связанные с разломами).

СхемаСкладчато-надвиговый пояс в разрезе (схема): надвиги отрываются от слабого слоя над недеформированным фундаментом и выходят к поверхности по рампам; у фронта пояса — складка над окончанием надвига, не дошедшего до поверхности, в тылу — веер чешуй; перед поясом — передовой прогиб. На врезке внизу — дуплекс между подошвенным и кровельным надвигами. Стрелка показывает направление перемещения пластин, нумерация — последовательность надвигов.

Почему одни пояса узкие и крутые, а другие широкие и пологие? Пояс ведёт себя как клин сминаемых пород, который нагребается перед движущимся упором, как снег перед лопатой: клин растёт, пока его уклон не достигнет критического, а затем продвигается вперёд, наращивая новые пластины. Критический уклон тем меньше, чем слабее подошва клина. Над солью или глинами с аномально высоким давлением пояс получается широким и пологим, складки — симметричными, а надвиги нередко падают в обе стороны; над прочной подошвой — узким, с крутым фронтом и надвигами одного направления.

При деформации с участием фундамента взбросы уходят в фундамент; нередко это оживлённые сбросы бывших рифтов (раздел об инверсии). Над поднятыми блоками фундамента чехол сминается в крутые асимметричные складки, а на платформах подвижки по крутым разломам фундамента дают пологие складки облекания, которые затухают вверх (складки облекания).

Ловушки складчато-надвиговых поясов — антиклинали над надвигами и в висячих крыльях взбросов, ловушки под надвигами (поднадвиговые), пластины коллектора, экранированные надвигами. Структуры выдержаны по простиранию на десятки километров, и это облегчает поиски. Но на глубине они сложны: под крутыми крыльями и надвигами сейсмическое изображение плохое, свод с глубиной смещается (свод и шарнир), поровое давление нередко аномально высокое (Аномальные пластовые давления: происхождение, прогноз, распознавание). Складки часто растут поздно, и время их роста сравнивают со временем генерации нефти (раздел о времени заполнения).

Казахстан окружён складчатыми поясами разного возраста: Урал и Мугоджары — шов палеозойского столкновения континентов, Тянь-Шань сжимается и сейчас (границы плит). Сжатие со стороны Урала в перми — триасе сформировало подсолевые антиклинали восточного борта Прикаспийской впадины, к которым относится Жанажол (соль Прикаспийской впадины).

Сдвиги: кулисы, цветковые структуры, изгибы

При сдвиге блоки скользят вдоль вертикального разлома, а в зоне вокруг него — особенно в чехле над разломом фундамента — породы испытывают простой сдвиг. В такой зоне одновременно действуют укорочение и удлинение, направленные под 45° к разлому. Поэтому вдоль сдвига растут структуры всех типов: складки и надвиги поперёк укорочения, сбросы и трещины отрыва поперёк удлинения, а также сколы под небольшим и под большим углом к самому разлому — сколы Риделя (Riedel shears): синтетические R со смещением того же знака, что у сдвига, и антитетические R′ — противоположного. Вместе они образуют косой, кулисообразный (en echelon) рисунок, по которому узнают и сдвиг, и знак смещения по нему.

Направления структур в зоне сдвига

\alpha_R = \frac{\varphi}{2},\quad \alpha_{R'} = 90° - \frac{\varphi}{2},\quad \alpha_P = -\frac{\varphi}{2},\quad \alpha_T = 45°,\quad \alpha_F = -45°

где:

$\alpha$ угол между простиранием структуры и простиранием сдвига; у правого сдвига его отсчитывают по часовой стрелке, у левого — против, °
$R,\ R'$ синтетические и антитетические сколы Риделя, —
$P$ сколы P — синтетические, повёрнутые в другую сторону; появляются позже R и соединяют их, —
$T$ трещины отрыва и сбросы, —
$F$ оси складок и простирание надвигов, —
$\varphi$ угол трения: $\mathrm{tg}\,\varphi = \mu$ (трение на площадке), °

Единицы: углы в градусах

Справедливо, если

однородный простой сдвиг в широкой зоне; наибольшее сжатие горизонтально и направлено под 45° к зоне, а сколы возникают по критерию Кулона под углом $45° - \varphi/2$ к нему;
углы относятся к началу деформации: с ростом смещения структуры поворачиваются к простиранию сдвига, а сколы сливаются в сквозной разлом;
при сближении крыльев складки и надвиги ближе к простиранию сдвига, при расхождении к нему ближе сбросы.

Правый сдвиг узнают по тому, что сколы R и сбросы повёрнуты от его простирания по часовой стрелке, а складки — против; у левого сдвига наоборот. При $\mu = 0{,}6$ угол $\varphi/2 \approx 15°$ , поэтому R почти параллельны сдвигу, а R′ почти перпендикулярны ему.

Расчётный примерКакие структуры ждать над правым сдвигом

Исходные данные (условные)

Разлом фундамента: правый сдвиг, простирание 140–320°
Коэффициент трения пород чехла: 0,6

Решение

Угол трения $\varphi = \mathrm{arctg}\,0{,}6 = 31{,}0°$ , $\varphi/2 = 15{,}5°$ .
Наибольшее горизонтальное сжатие — на 45° по часовой стрелке от простирания сдвига: $140° + 45° = 185°$ , то есть по линии 5–185°, почти с севера на юг. Трещины отрыва и сбросы простираются вдоль него, 5–185°.
Оси складок и надвиги — поперёк сжатия, на 45° против часовой стрелки от сдвига: $140° - 45° = 95°$ .
Сколы R: $140° + 15{,}5° = 155{,}5°$ ; сколы R′: $140° + 90° - 15{,}5° = 214{,}5°$ , то есть линия 34,5–214,5°; сколы P: $140° - 15{,}5° = 124{,}5°$ .

Ответ: Над сдвигом ожидаются кулисообразные складки с осями по 95–275° (почти широтные), сбросы и трещины отрыва по 5–185° и сколы R по 155–335° — под небольшим углом к самому сдвигу.

Что это значит. Это первая подсказка для интерпретации карт и сейсмики. Антиклинали — возможные ловушки — выстроятся вдоль сдвига кулисами, каждая под углом около 45° к нему; сбросы и небольшие грабены внутри зоны вытянутся почти меридионально, а сам сдвиг в чехле на сейсмике будет выглядеть цепочкой коротких разломов, слегка повёрнутых относительно него. Если наблюдаемые складки ближе к простиранию сдвига, чем на 45°, деформация зашла далеко или к сдвигу добавилось сближение крыльев. Те же направления задают и трещиноватость: трещины отрыва, параллельные сжатию, раскрыты легче всего (Трещины и трещиноватые коллекторы). Углы рассчитаны для однородного простого сдвига; в реальной слоистой толще с готовыми ослабленными зонами разброс в 10–20° обычен. Данные примера условные.

СхемаСтруктуры правого сдвига (схема): вверху — в плане, для сдвига, простирание которого совпадает с горизонталью рисунка; эллипс показывает направления удлинения и укорочения, углы структур — по формулам урока при

\mu = 0{,}6

; внизу — в разрезе: положительная цветковая структура на изгибе сжатия и отрицательная на изгибе растяжения.

Крупные сдвиги не прямые. На изгибах и ступенях, где движение раздвигает края разлома, — изгибах растяжения (releasing bends) — возникают впадины со сбросами, вплоть до бассейнов присдвигового растяжения; там, где движение их сближает, — на изгибах сжатия (restraining bends) — поднятия со взбросами и складками (бассейны на сдвигах). Для правого сдвига ступень вправо растягивает, ступень влево сжимает; для левого — наоборот. Если к сдвигу добавляется сближение крыльев, говорят о транспрессии (transpression), если расхождение — о транстенсии (transtension). В разрезе крутой сдвиг у поверхности расщепляется на веер разломов, похожий на цветок, — цветковую структуру (flower structure; говорят и «структура цветка»). При транспрессии разломы веера взбросовые и выдавливают клин вверх — положительная, или пальмовая, цветковая структура; при транстенсии они сбросовые и опускают клин — отрицательная.

Для поисков сдвиговый стиль самый коварный. Знак вертикального смещения и тип складок меняются по простиранию на коротких расстояниях — от поднятия на изгибе сжатия до впадины на изгибе растяжения, — разломы делят структуры на блоки с разными контактами, а один сейсмический профиль показывает лишь случайное сечение кулис. Надёжно сдвиг доказывают смещением одних и тех же объектов в плане — русла, края платформы, оси складки — или бороздами скольжения в керне; цветковый рисунок на одном профиле — лишь подсказка: похожий дают и другие разломы, пересечённые наискось.

Инверсия: растяжение, сменившееся сжатием

Инверсия (positive inversion) — сжатие бассейна, образованного растяжением: сбросы, ограничивавшие впадины, оживают как взбросы, и толща, накопившаяся в висячих крыльях, частично или полностью выдавливается вверх. Обратный случай — растяжение по бывшим надвигам — называют отрицательной инверсией; дальше речь о положительной.

Сжатие легче всего реализуется по уже готовой ослабленной поверхности. Висячее крыло бывшего сброса, где лежит самая мощная синрифтовая толща, поднимается, и над бывшим депоцентром вырастает антиклиналь. Её ядро сложено утолщёнными к разлому синрифтовыми слоями, а пострифтовые слои, если сжатие шло во время их отложения, утоняются к своду. Если старый разлом слишком крут, чтобы по нему скользить при сжатии, в лежачем крыле возникает новый, более пологий взброс, срезающий угол (footwall shortcut), а уступ лежачего крыла работает как упор (buttress), перед которым толща сминается.

Смещение при инверсии вычитается из смещения при растяжении. Глубокие горизонты висячего крыла были опущены сильнее всего, и после умеренного сжатия они всё ещё опущены: по ним разлом остаётся сбросом. Горизонты, отложившиеся после растяжения, смещены только при сжатии, и по ним разлом выглядит взбросом. Между ними лежит нулевая точка (null point) — горизонт, вернувшийся на прежний уровень, суммарное смещение по нему нулевое. Скважина, пересекающая такой разлом ниже нулевой точки, пройдёт выпавший интервал, а выше — повторённый (выпадение и повторение разреза).

Суммарная амплитуда инвертированного сброса и нулевая точка

t_{net}(y) = t_{ext}(y) - t_{rev},\qquad t_{ext}(y) = h_{syn} - y,\qquad y_0 = h_{syn} - t_{rev}

где:

$t_{net}(y)$ суммарная вертикальная амплитуда по горизонту на высоте $y$ : положительная — сбросовая, отрицательная — взбросовая, м
$t_{ext}(y)$ амплитуда этого горизонта, накопленная при растяжении, м
$t_{rev}$ взбросовая амплитуда, добавленная сжатием; её измеряют по горизонту, который до сжатия не был смещён, м
$y$ высота горизонта над подошвой синрифтовой толщи в висячем крыле у разлома, м
$h_{syn}$ мощность синрифтовой толщи в висячем крыле у разлома, м
$y_0$ высота нулевой точки, м

Единицы: метры

Справедливо, если

в лежачем крыле синрифтовых отложений нет, а впадина в висячем крыле во время растяжения заполнялась осадками доверху; тогда амплитуда горизонта равна мощности синрифтовых слоёв над ним;
при сжатии разлом скользит как целое, и все горизонты получают одну и ту же взбросовую амплитуду;
если часть сжатия ушла на новые срезающие взбросы или складки, по старому разлому взбросовая амплитуда меньше общего укорочения.

Отношение $t_{rev}/h_{syn}$ — степень инверсии (inversion ratio): какая доля синрифтовой толщи лежит выше нулевой точки и какую долю растяжения «отыграло» сжатие. При отношении, равном единице, нулевая точка опускается к подошве синрифтовой толщи — инверсия полная, а при большем сжатии по всем горизонтам разлом становится взбросом.

Расчётный примерНулевая точка инвертированного сброса

Исходные данные (условные)

Синрифтовая толща в висячем крыле у разлома: 900 м; в лежачем крыле её нет
Пострифтовая толща: 600 м, до сжатия разломом не смещена
Взбросовая амплитуда кровли пострифтовой толщи: 240 м
Допущения: во время растяжения впадина заполнялась доверху; при сжатии все горизонты смещены одинаково

Решение

До сжатия амплитуда по горизонту на высоте $y$ над подошвой синрифтовой толщи равна мощности синрифтовых слоёв над ним: $t_{ext}(y) = 900 - y$ ; по подошве — 900 м, по кровле — 0.
Сжатие вычло 240 м у всех горизонтов: $t_{net}(y) = 900 - y - 240$ . По подошве синрифтовой толщи осталось $900 - 240 = 660$ м сбросового смещения.
Нулевая точка: $900 - y_0 = 240$ , откуда $y_0 = 660$ м над подошвой. В верхних 240 м синрифтовой толщи смещение взбросовое и растёт к её кровле от 0 до 240 м, во всей пострифтовой толще оно взбросовое, 240 м.
Степень инверсии: $240/900 = 0{,}27$ — сжатие «отыграло» около 27 % растяжения.

Ответ: Ниже отметки 660 м над подошвой синрифтовой толщи разлом остаётся сбросом с амплитудой до 660 м, выше — это взброс с амплитудой до 240 м.

Что это значит. Скважина, пересекающая этот разлом глубоко, найдёт выпавший интервал, а пересекающая его выше нулевой точки — повторённый; такое сочетание на одном разломе — характерный признак инверсии. Над бывшим депоцентром выросла антиклиналь — возможная ловушка. Инверсия умеренная: глубокая часть полуграбена с материнскими породами осталась опущенной и могла продолжать генерацию и после сжатия. Риски — вскрытие пострифтовой покрышки оживлённым разломом и размыв свода. Допущение об одинаковом смещении всех горизонтов упрощает картину: если разлом затухает вверх и взбросовое смещение с глубиной растёт, нулевая точка окажется ниже расчётной. Данные примера условные.

РасчётВертикальная амплитуда разлома из примера по горизонтам разной высоты над подошвой синрифтовой толщи: до сжатия (сплошная линия) и после инверсии (штриховая). Положительная амплитуда — сбросовая, отрицательная — взбросовая; точка — нулевая точка.

Для поисков важна степень инверсии. Слабая и умеренная инверсия, когда нулевая точка остаётся внутри синрифтовой толщи, — самый благоприятный случай: антиклинали простые, хорошо видны на сейсмике и лежат прямо над бывшими депоцентрами, где находятся материнские породы, способные заряжать ловушки и во время, и после сжатия. Сильная инверсия поднимает материнские породы выше нефтяного окна и останавливает генерацию, усложняет пути миграции, а ранние ловушки при ней размываются или вскрываются разломами.

Инверсию хорошо видно на Мангышлаке (складки Мангышлака). Северный из позднепермско-триасовых рифтов ещё до юры был сжат и сильно деформирован: его осевая часть стала Мангышлакской складчатой зоной. Смятые триасовые породы там перекрыты маломощными юрскими и меловыми отложениями, а на соседней Жетыбайской ступени верхнетриасовые породы размыты перед отложением юры. По таким соотношениям и датируют сжатие: оно моложе смятых им триасовых пород и старше юрских слоёв, которые легли на них.

Соль, гравитационное скольжение и облекание

Соль — самостоятельный структурный стиль (почему течёт соль, соляные структуры). Она влияет и на другие стили, служа идеальной поверхностью срыва. При сжатии пояс над солью широкий, со складками срыва, затухающими вниз к соли. При растяжении блоки над солью скользят и расходятся, а соль затекает между ними и поднимается под грабенами. На пассивных окраинах и в дельтах осадки сползают по склону над солью или пластичными глинами с аномально высоким давлением: вверху склона толща растягивается конседиментационными сбросами с приразломными антиклиналями, а у подножия та же скользящая пластина сжимается в надвиги и складки. Растяжение вверху и сжатие внизу — части одной гравитационной системы, связанной общим срывом.

В Прикаспийской впадине кунгурская соль делит разрез на два этажа с разными стилями: под солью — карбонатные постройки и складки сжатия восточного борта, над солью — купола, мульды и ловушки у их стенок (подсолевой и надсолевой этажи). Структуры надсолевого этажа нельзя продолжать вниз на подсолевой, и наоборот; сообщаются этажи там, где соль выжата полностью, — через соляные швы.

На платформах и во внутриплатформенных впадинах (внутриплатформенные впадины) деформация слабая: блоки фундамента приподнимаются и опускаются по крутым разломам, а чехол облекает их пологими складками, затухающими вверх. Переход от разлома в фундаменте к изгибу в чехле обычно происходит через пластичный слой, который перетекает над ступенью. Такие складки малы по амплитуде, но выдержаны на большой площади и служат ловушками на многих платформах.

Как восстанавливают тектоническую историю

Время деформации не написано на структуре — его выводят из соотношений структур и толщ (принципы стратиграфии).

Секущие соотношения. Разлом, жила, интрузия моложе всего, что они пересекают, и старше всего, что лежит на них несмещённым.
Несогласия. Угловое несогласие над смятыми слоями датирует складчатость: она моложе самых молодых смятых слоёв и старше самых древних слоёв над несогласием (несогласия).
Синтектонические толщи (growth strata). Слои, отлагавшиеся во время роста структуры, утолщаются к опускающемуся крылу сброса и в синклинали и утоняются к своду растущей складки, а их наклон уменьшается снизу вверх веером. Толщи, отложившиеся до деформации и после неё, имеют постоянную мощность.
Наложение структур. Повторно смятые складки, разломы, смещённые более молодыми разломами, трещины, оборванные о более древние (Трещины и трещиноватые коллекторы), выстраивают события по порядку.
Численный возраст. Возраст слоёв дают биостратиграфия и датирование пеплов (относительный и численный возраст); минералы, заполнившие трещины и разломы, и следы остывания пород при подъёме и размыве датируют саму деформацию.

Для сбросов, растущих во время осадконакопления, — конседиментационных (подробнее) — историю считают по мощностям синтектонических отложений. Пачка, отложившаяся, пока сброс смещался, в висячем крыле толще, чем в лежачем, и разность её мощностей — это прирост вертикальной амплитуды за время её накопления. Отношение мощностей называют индексом расширения (expansion index).

Индекс расширения и прирост амплитуды конседиментационного сброса

EI = \frac{h_{hw}}{h_{fw}},\qquad \Delta t = h_{hw} - h_{fw},\qquad t_k = \sum_{i > k}\Delta t_i

где:

$EI$ индекс расширения пачки, —
$h_{hw},\ h_{fw}$ мощность пачки в висячем и лежачем крыле у разлома, м
$\Delta t$ прирост вертикальной амплитуды за время накопления пачки, м
$t_k$ вертикальная амплитуда кровли пачки $k$ — сумма приростов всех более молодых пачек, м

Единицы: мощности и амплитуды в метрах

Справедливо, если

рельеф, созданный сбросом, каждый раз заполнялся осадками доверху, и лежачее крыло не размывалось;
мощности в обоих крыльях приведены к одной степени уплотнения: в висячем крыле пачка погребена глубже и уплотнена сильнее, поэтому её мощность по возможности восстанавливают до исходной (восстановление мощностей);
самая молодая пачка разломом не смещена; иначе к сумме добавляют её собственную амплитуду.

$EI = 1$ — сброс в это время не двигался; $EI > 1$ — двигался, и тем быстрее, чем больше индекс. Индекс зависит не только от скорости смещения, но и от скорости осадконакопления, поэтому надёжнее сравнивать приросты амплитуды и скорости их роста.

Расчётный примерКогда работал сброс и успел ли он к приходу нефти

Исходные данные (условные)

Пачки снизу вверх: возраст, мощность в лежачем / висячем крыле: А 182–174 млн лет: 140 / 140 м; Б 174–163: 160 / 280 м; В 163–152: 95 / 209 м; Г 152–125: 220 / 286 м; Д 125–66: 300 / 300 м; Е 66–40: 150 / 168 м
Генерация нефти (по моделированию бассейна): началась около 95 млн лет назад, пик — 80–55 млн лет назад
Ловушка: приразломная антиклиналь в висячем крыле сброса, экранированная им

Решение

Индексы расширения: А — 1,00; Б — $280/160 = 1{,}75$ ; В — $209/95 = 2{,}20$ ; Г — $286/220 = 1{,}30$ ; Д — 1,00; Е — $168/150 = 1{,}12$ .
Приросты амплитуды: Б — 120 м, В — 114 м, Г — 66 м, Е — 18 м; за время пачек А и Д — ноль.
Амплитуда кровли каждой пачки — сумма приростов более молодых пачек: кровля Д — 18 м, Г — 18 м, В — 84 м, Б — 198 м, А — 318 м; подошва пачки А, отложенной до начала движения, смещена так же, как её кровля.
Скорость роста амплитуды: Б — 10,9, В — 10,4, Г — 2,4, Е — 0,7 м/млн лет.

Ответ: Сброс активно рос 174–125 млн лет назад, быстрее всего в начале — около 11 м/млн лет; во время пачки Д он не двигался, а 66–40 млн лет назад слабо ожил. Приразломная ловушка сложилась задолго до начала генерации нефти.

Что это значит. По времени ловушка благоприятна: замыкание существовало, когда нефть начала мигрировать. Риск — в позднем оживлении: сброс снова смещался в самый разгар генерации и после неё, а оживший разлом может пропускать нефть вверх по разрезу (зона разлома). Это не только риск потерь, но и подсказка искать залежи выше, в пачке Е и над ней. Оценки занижены в двух случаях: если висячее крыло не успевало заполняться осадками, разность мощностей меньше истинного прироста амплитуды; и если не учтено более сильное уплотнение пачек висячего крыла. Если лежачее крыло размывалось, разность мощностей, наоборот, завышает прирост амплитуды. Данные примера условные.

РасчётСкорость роста вертикальной амплитуды сброса из примера по пачкам (ступенчатая линия) и время генерации нефти: начало около 95 млн лет назад и пик 80–55 млн лет назад (точки со штриховыми линиями). Время идёт слева направо.

Порядок восстановления истории района

1
Стиль
По типу смещений и сочетанию структур определить режим деформации и найти изученные аналоги.
2
Последовательность
Упорядочить события по секущим соотношениям, несогласиям и наложению структур.
3
Время
Датировать события по возрасту слоёв: синтектонические толщи, индексы расширения, слои над несогласиями.
4
Сопоставление
Совместить время роста структур со временем генерации и миграции нефти (события нефтяной системы).
5
Риски
Отметить поздние события, которые могли изменить или вскрыть ловушку, и передать их в оценку проспекта (Геологический риск и вероятность успеха).

Время структуры и время заполнения

Ловушка заполнится, только если она существовала, когда через неё шли углеводороды, и сохранилась после этого (время формирования ловушек). Структурный анализ поставляет для этой проверки три даты: когда возникло замыкание, когда менялась его форма — наклон, рост, размыв, — и когда последний раз смещались разломы, ограничивающие ловушку.

Ловушка старше генерации — благоприятно. Остаётся проверить, не изменил ли её форму поздний наклон или рост соседних структур и не сместилась ли точка перелива.
Ловушка моложе основной генерации — заполнение возможно, только если нефть до этого где-то задерживалась — в более ранних залежах или в самих материнских породах — и поздняя деформация открыла ей путь, или если в самых глубоких частях бассейна генерация ещё продолжалась.
Разломы ловушки оживали после заполнения — они могли стать каналами утечки, а могли и заполнить ловушки выше по разрезу.

Второй случай иллюстрирует Южный Мангышлак. По опубликованным данным, генерация нефти там, вероятно, началась во время накопления мощных меловых толщ и продолжалась до раннего миоцена, а подъём и размыв перед средним миоценом её почти прекратили. Между тем около 70 % роста антиклиналей Жетыбайской ступени пришлось на время от среднего миоцена до наших дней. По интерпретации, залежи сложились главным образом на этом позднем этапе: миграция в ловушки была позже генерации, а начаться она могла, когда разломы и трещины рассекли зрелые материнские породы с аномально высоким давлением и вышележащие слои. Поздняя ловушка — не обязательно пустая, но такой сценарий нужно обосновать, а не предполагать.

Современная форма — не та, что была при заполнении

Ловушку оценивают в той геометрии, которую она имела во время миграции. Поздний наклон может сместить свод и точку перелива, и тогда залежь частично переливается или контакт оказывается наклонным; поздняя инверсия может создать замыкание там, где его не было, а прежнее — разрушить. Поэтому строят палеоструктурные карты: глубины кровли пласта отсчитывают от горизонта, отложившегося во время миграции, и сравнивают замыкания тогда и сейчас.

Термины и обозначения

Структурный стиль: характерный набор структур, возникающих при одном типе деформации (structural style, structural family).
Деформация чехла и деформация с участием фундамента: смятие осадочного чехла над поверхностью срыва без участия фундамента и деформация, в которую вовлечён фундамент (thin-skinned, thick-skinned).
Поверхность срыва: пологая поверхность скольжения по слабому слою — соли, глинам, — от которой отрываются разломы и складки (detachment, décollement).
Модель домино: растяжение по параллельным плоским сбросам с поворотом жёстких блоков; $\beta = \sin\delta_0/\sin\delta$ .
Полуграбен: асимметричная впадина над висячим крылом одного главного сброса; заполняется клином синрифтовых отложений.
Передаточная зона: участок, где смещение передаётся с одного разлома на другой; в рифтах в ней может меняться направление падения главных разломов (transfer, accommodation zone).
Складчато-надвиговый пояс: полоса укорочения у края горного сооружения со складками и надвигами, обычно отрывающимися от слабого слоя (fold-and-thrust belt).
Веер чешуй и дуплекс: сближенные надвиги, сходящиеся на глубине, и пакет пластин между подошвенным и кровельным надвигами (imbricate fan, duplex).
Сколы Риделя: сколы под малым (R) и большим (R′) углом к сдвигу, синтетические и антитетические (Riedel shears).
Цветковая структура: веер разломов, расходящийся вверх от крутого сдвига; положительная — со взбросами, отрицательная — со сбросами (flower structure).
Транспрессия и транстенсия: сдвиг со сближением крыльев и сдвиг с их расхождением (transpression, transtension).
Инверсия и нулевая точка: сжатие бассейна растяжения с превращением сбросов во взбросы; горизонт, суммарное смещение по которому равно нулю (inversion, null point).
Синтектонические толщи: слои, отложившиеся во время роста структуры; их мощность меняется поперёк неё (growth strata).
Индекс расширения $EI$: отношение мощностей пачки в висячем и лежачем крыле конседиментационного сброса (expansion index).

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Бассейн рифтовый — значит, все разломы в нём сбросы».

На самом деле

Позднее сжатие могло оживить их как взбросы, а сдвиг — добавить сдвиговую составляющую. Тип разлома определяют по смещению горизонтов, а не по типу бассейна.

Неверно

«Наклон пластов в блоках первичный, растяжение равно сумме горизонтальных амплитуд видимых разломов».

На самом деле

Блоки поворачиваются вместе с разломами, и растяжение зависит от поворота: $\beta = \sin\delta_0/\sin\delta$ . А растяжение, сложенное по видимым разломам, обычно меньше полного: часть разломов не распознана.

Неверно

«Кулисообразные складки вдоль разлома — признак сжатия поперёк него».

На самом деле

Такие складки растут и при чисто сдвиговом смещении по разлому: они ориентированы под углом к разлому, поперёк направления укорочения в зоне простого сдвига. При сжатии поперёк разлома складки были бы параллельны ему.

Неверно

«Если по глубоким горизонтам разлом — сброс, то и выше он сброс».

На самом деле

У инвертированного сброса выше нулевой точки смещение взбросовое. Поэтому скважины на одном разломе могут пройти и выпавший, и повторённый интервал.

Неверно

«Ловушка, выросшая после генерации нефти, пустая».

На самом деле

Не обязательно: нефть может прийти из более ранних залежей или из материнских пород при оживлении разломов, как, по интерпретации, на Южном Мангышлаке. Но этот сценарий надо обосновать, а ранняя ловушка, вскрытая поздними разломами, — частая причина неудач.

Подробно: для продвинутых

Откуда формула домино и когда она не работает

Пусть соседние разломы параллельны и расстояние между ними по нормали к их плоскостям равно $d$ . Горизонтальная линия пересекает два таких разлома, падающих под углом $\delta$ , в точках, отстоящих друг от друга на $L = d/\sin\delta$ . Жёсткие блоки при повороте не меняют формы, поэтому $d$ остаётся прежним, а угол падения разломов уменьшается от $\delta_0$ до $\delta$ . Отношение нынешнего горизонтального расстояния к исходному и есть коэффициент растяжения: $\beta = L/L_0 = \sin\delta_0/\sin\delta$ . Пласты в блоке поворачиваются на тот же угол, что и разломы, поэтому их наклон $\delta_b = \delta_0 - \delta$ .

Поворот жёстких блоков оставляет зазоры. Вверху, над опущенным краем каждого блока, их заполняют синрифтовые осадки; внизу, у подошвы блоков, пустот быть не может, и там породы должны течь, а блоки — деформироваться. Поэтому реальные блоки нередко деформированы внутри. Другая предельная модель — вертикальный сдвиг, распределённый по висячему крылу: в ней начальное падение связано с нынешним соотношением $\mathrm{tg}\,\delta_0 = \mathrm{tg}\,\delta + \mathrm{tg}\,\delta_b$ , и для примера урока оно равно не 60, а около 51°. Различить модели помогает наклон пластов внутри блока: при повороте жёстких блоков он постоянен, при распределённом сдвиге растёт к разлому.

Почему структуры сдвиговой зоны идут под такими углами

В зоне простого сдвига направления наибольшего мгновенного удлинения и укорочения лежат под 45° к зоне (деформация). Если считать, что наибольшее сжатие $\sigma_1$ совпадает с направлением укорочения, то новые сколы, по критерию Кулона, возникают под углом $45° - \varphi/2$ к $\sigma_1$ с обеих сторон от него (углы Андерсона). Один из них оказывается под углом $\varphi/2$ к зоне — это синтетические сколы R, другой под углом $90° - \varphi/2$ — антитетические R′. Складки и надвиги растут поперёк укорочения, то есть под 45° к зоне с другой стороны, а трещины отрыва и сбросы — вдоль $\sigma_1$ .

С ростом смещения картина меняется. Длинная ось эллипса конечной деформации поворачивается к простиранию зоны, и вместе с ней поворачиваются ранние складки: в зрелых сдвиговых зонах кулисы складок лежат под углом заметно меньше 45°. Сколы R растут и сливаются, а соединяют их сколы P, симметричные R относительно зоны; так из цепочки коротких сколов образуется сквозной сдвиг. При транспрессии к простому сдвигу добавляется сжатие поперёк зоны, и складки сразу растут ближе к её простиранию; при транстенсии ближе к простиранию оказываются сбросы.

Связь с другими темами

Разломы — типы разломов, амплитуды, экранирование и разломы в скважинах.
Складки, соляные диапиры и их связь с разломами — складки над надвигами, приразломные антиклинали, соль и складки Мангышлака.
Тектоника плит и осадочные бассейны — типы бассейнов, растяжение литосферы, передовые прогибы, бассейны на сдвигах и бассейны Казахстана.
Стратиграфия и геологическое время — принципы стратиграфии, несогласия и численный возраст.
Ловушки и время их формирования — замыкание ловушки, точка перелива и время её формирования.
Нефтяная система и концепция плея — события нефтяной системы и критический момент.
Трещины и трещиноватые коллекторы — трещины в складках, у разломов и в сдвиговых зонах.
Геологический риск и вероятность успеха — как риски времени и экранирования входят в вероятность успеха.
Практическая структурная геология — распознавание структур на сейсмике и балансировка разрезов.

Проверьте себя

1
Правый сдвиг простирается с севера на юг (0–180°). Как будут ориентированы оси кулисообразных складок, возникших над ним в начале деформации?
1. А.По линии 135–315° (с северо-запада на юго-восток)
2. Б.Перпендикулярно сдвигу, 90–270°
3. В.По линии 45–225° (с северо-востока на юго-запад)
4. Г.Параллельно сдвигу, 0–180°
Показать ответ
Правильный ответ: А. По линии 135–315° (с северо-запада на юго-восток)
У правого сдвига складки повёрнуты от его простирания против часовой стрелки на 45°: $0° - 45° = -45°$ , то есть линия 135–315°. Сбросы и трещины отрыва повёрнуты по часовой стрелке и простираются по 45–225°. С ростом смещения складки поворачиваются, приближаясь к простиранию сдвига.
2
Сбросы в наклонённых блоках сейчас падают под 35°, пласты в блоках наклонены на 25° в обратную сторону. Каким было начальное падение разломов и во сколько раз растянута толща, если блоки поворачивались как жёсткие тела?
Показать ответ
Начальное падение $35° + 25° = 60°$ — как у новых сбросов при коэффициенте трения около 0,6, так что модель правдоподобна. Растяжение $\beta = \sin 60°/\sin 35° = 0{,}866/0{,}574 \approx 1{,}51$ — участок удлинился примерно в полтора раза.
3
В висячем крыле сброса пачка имеет мощность 330 м, в лежачем — 220 м, а перекрывающая её пачка одинаковой мощности по обе стороны и разломом не смещена. Что можно сказать о сбросе?
Показать ответ
Индекс расширения нижней пачки $330/220 = 1{,}5$ : сброс смещался во время её накопления, и его амплитуда выросла на 110 м. Перекрывающая пачка одинаковой мощности и не смещена — к началу её отложения сброс замер. Значит, кровля нижней пачки не смещена, её подошва смещена на 110 м, а более древние горизонты — на 110 м плюс приросты, накопленные во время отложения слоёв между ними и этой подошвой, если сброс тогда тоже двигался.
4
Какое наблюдение надёжнее всего говорит о положительной инверсии сброса?
1. А.Все пачки в висячем крыле утолщаются к разлому
2. Б.Глубокие горизонты смещены по разлому как у сброса, а более молодые — как у взброса
3. В.Пласты в блоках наклонены в сторону, противоположную падению разломов
4. Г.Разлом затухает вверх в пострифтовой толще
Показать ответ
Правильный ответ: Б. Глубокие горизонты смещены по разлому как у сброса, а более молодые — как у взброса
Смена знака смещения по высоте с нулевой точкой между глубокими и мелкими горизонтами — прямое следствие того, что сжатие вычло своё смещение из смещения при растяжении. Утолщение пачек к разлому говорит о конседиментационном сбросе, затухание вверх — лишь о том, что он прекратил движение, а наклон пластов против падения разломов — о повороте блоков домино.
5
Материнские породы отдали основную часть нефти 80–50 млн лет назад. Антиклиналь над бывшим полуграбеном выросла при инверсии 30–10 млн лет назад. Может ли она быть заполнена и что нужно проверить?
Показать ответ
Ловушка моложе основной генерации, поэтому она может быть заполнена, только если нефть пришла позже: из более ранних залежей, которые инверсия наклонила или вскрыла, из материнских пород, ещё остававшихся в нефтяном окне в глубокой части полуграбена, или из пород с аномальным давлением, вскрытых ожившими разломами. Проверяют историю погружения и прогрева материнских пород после 50 млн лет назад, наличие более ранних ловушек поблизости и пути миграции по разломам. Такое позднее заполнение возможно — по интерпретации, так сложились залежи Южного Мангышлака, — но его нужно обосновать.
6
Почему прогноз ловушек вдоль сдвиговой зоны обычно менее надёжен, чем в складчато-надвиговом поясе?
1. А.Знак вертикального смещения и тип структур быстро меняются по простиранию: изгибы растяжения и сжатия, кулисы и блоки чередуются на коротких расстояниях
2. Б.Сдвиги не создают ловушек
3. В.Сдвиги бывают только на границах плит
4. Г.Разломы сдвиговых зон не видны на сейсмике
Показать ответ
Правильный ответ: А. Знак вертикального смещения и тип структур быстро меняются по простиранию: изгибы растяжения и сжатия, кулисы и блоки чередуются на коротких расстояниях
Сдвиговые зоны создают и антиклинали, и впадины, и блоки, но их положение зависит от изгибов и ступеней разлома и от того, где структуры успели сформироваться. В складчато-надвиговых поясах складки и надвиги выдержаны по простиранию на десятки километров, а вдоль сдвига строение меняется на расстоянии в первые километры, и один профиль показывает лишь случайное сечение кулис.

Обновлено: 26 октября 2026 г.