Введение

В последнее время в геолого-геофизической периодике заметно усилилась дискуссия о проблеме нефтегазовой перспективности территорий, связанных с расположенными под ними глубинными мантийными геотектоническими структурами – мантийными палеоплюмами. Разработанная автором методология [2-7] изучения региональных морфоструктурных и физических параметров неоднородностей глубинного строения земной коры, по данным аэромагнитных измерений, может помочь выделять зоны, перспективные для поиска приразломных месторождений углеводородов (УВ). Без использования аэромагнитных методов, выполненных в комплексе с некоторыми другими геофизическими методами (например, гравиразведка), часто бывает достаточно дорого и сложно проводить поиски новых месторождений нефти и газа с помощью одного только широко применяемого наземного метода (сейсморазведки) в некоторых труднодоступных регионах. Поэтому в данной работе рассматриваются некоторые результаты геолого-геофизической интерпретации многоуровневых аэромагнитных данных, полученных для  одного из региональных профилей «Атрек-Сагиз», проложенного по краю территории расположения Средне-Каспийского мантийного плюма (1) и его дочерней Кара-Богаз-Гольской (2) морфоструктуры центрального типа (МСЦТ) (рис. 1).

Рисунок 1. Карта расположения регионального аэромагнитного профиля «Атрек-Сагиз», пересекающего территорию занимаемую морфоструктурами центрального типа (эллипсы красного цвета), связанных с Средне-Каспийским (1), Кара-Богаз-Гольским (2) и Южно-Каспийским (3) мантийными палеоплюмами.

Методы исследования

                В ряде опубликованных в последнее время работ [4, 6, 7] показано, что для выделения слабоконтрастных магнитных объектов в земной коре могут быть использованы многоуровневые наблюдения потенциальных полей (например, аэромагнитного), что значительно расширяет возможности геофизической интерпретации. Автором были проанализированы данные  многоуровневых аэромагнитных измерений на разных высотах (с использованием некоторых других геофизических данных) по региональному профилю «Атрек-Сагиз», пересекающему территорию Средне-Каспийского мантийного палеоплюма (1) и его дочерней морфоструктуры центрального типа (Кара-Богаз-Гольская МСЦТ – 2) и Южно-Каспийского мантийного палеоплюма (3), изображенных на рис. 1. Этот профиль геофизических исследований протяженностью около 1000 километров пересекает с юга на север несколько крупных тектонических зон (Туранская плита, Русская плита, Прикаспийская синеклиза) (рис. 2). Этот профиль пересекает в пределах этих регионов ряд разновозрастных тектонических элементов различных геологических формаций (геосинклинальной (3), субокеанической (2), континентальной), которые по разному отражаются в пространственной структуре аномального магнитного поля и результатах его физико-математической обработки и интерпретации. Для анализа многоуровневых аэромагнитных модульных измерений по этому профилю были разработаны специальные методы решения прямых и обратных задач [2-7]. Этот метод, может быть применен при наличии данных конечных разностей поля, отнесенных к длине вертикально ориентированной базы датчиков поля  [6, 7] или к расстоянию по высоте между уровнями наблюдений [4]. Данный метод позволяет оценить глубины верхних кромок намагниченных геологических объектов, если предположительно известна форма элементарного намагниченного тела. Точность его глубинных определений зависит от многих факторов и может колебаться в определенных пределах, примерно от 5 % до 20 %. В частности, на точность определений месторасположения наиболее глубоких магнитных неоднородностей может влиять повышенная или пониженная температура в глубинах земной коры, которая в некоторых случаях может превышать значения температуры Кюри при которой пропадает остаточная намагниченность ферромагнитных фракций распределенных в горных породах.

Геомагнитный разрез вдоль южной части профиля «Атрек-Сагиз», составленный на основе полученных автором результатов решения обратной задачи по многоуровневым измерениям аномального магнитного поля (рис. 2) и его сравнение (для проверки точности метода) с материалами гравиразведочных и сейсморазведочных исследований приведено на рис. 3, рис. 4.

Рисунок 2. A – кривые рассчитанных значений магнитного поля на высоте 20, 50 км; B — глубинный геофизический разрез земной коры вдоль южной части регионального аэромагнитного  профиля «Атрек-Сагиз». Нижняя шкала обозначает значения географической широты, пересекаемой этим профилем.

Построенный геомагнитный разрез по профилю «Атрек-Сагиз» (рис. 2) показывает, что магнитные свойства горных пород позволяют выделить по имеющимся данным одну достаточно четкую глубинную границу, по нашему мнению, соответствующую положению сейсмической границы Мохоровичича примерно на глубине 40 км. Результаты определений месторасположения зон глубинных тектонических разломов и глубины проникновения их в земную кору и даже мантию показаны на рис. 2. В начальной части геомагнитного разреза начиная от 130-го до 530-го пикета профиля можно видеть, что наблюдаются как минимум пять зон достаточно глубоких четко выделенных тектонических разломов на 130-150, 230-270, 330-340, 410-440, 470-500 пикетах данного профиля. Наиболее глубокие зоны тектонических разломов, достигающие глубин от тридцати до пятидесяти километров выделяются на 230-270, 410-440 и 470-500 пикетах профиля. К сожалению разработанный метод пока не позволяет проследить наклон тектонических разломов в зависимости от глубины их проникновения в земную кору. Поэтому на геомагнитном разрезе наклон всех разломов не учитывается и поэтому истинная глубина проникновения наклонных тектонических разломов в земную кору может несколько отличаться от рассчитанной. Для корректировки глубины проникновения разломов в земную кору автор сравнил свои данные с данными других геофизических методов: гравиразведки (рис. 3) и сейсморазведки (рис. 4).

Рисунок 3. Глубинный плотностной разрез земной коры вдоль регионального геофизического профиля «Атрек-Сагиз» по данным гравитационного поля, взятым из работы [3]: а – значения гравитационного поля в редукции Буге, измеренные вдоль этого профиля; б — глубинный плотностной разрез земной коры вдоль южной части регионального геофизического профиля «Атрек-Сагиз»; Условные обозначения: 1 – измеренные значения гравитационного поля, 2 —  рассчитанные значения гравитационного поля в результате решения прямой задачи; 3 – значения избыточной плотности на границе разных слоев земной коры; 4, 5 — значения  плотности разных слоев земной коры; 6 — рассчитанные границы слоя верхней мантии; 7 — рассчитанные границы так называемого «базальтового» слоя земной коры; 8 — рассчитанные границы так называемого «гранитного» слоя земной коры; 9 — рассчитанные границы так называемого «шельфового переходного» слоя субокеанической коры в пределах Южно-Каспийского мантийного палеоплюма; 10 – изображение границы земной поверхности; 11 — рассчитанные границы так называемого «осадочного» слоя земной коры; 12 – схематическое изображение рассчитанных зон субвертикальных сейсмо-тектонических разломов земной коры; 13 – зона разрыва двух  частей плотностного разреза по южной части регионального геофизического профиля «Атрек-Сагиз»; I – YI номера обозначающие названия географических пунктов, расположенных вдоль профиля «Атрек-Сагиз»: (I — II) – территориия, связанная со  Южно-Каспийской МСЦТ (3); (II – V)  – территориия, связанная с Кара-Богаз-Гольской МСЦТ (2), (YI) – территориия, связанная со  Средне-Каспийской МСЦТ (1).

Рисунок 4. Разрез земной коры по данным глубинного сейсмического зондирования [1] вдоль южной части регионального геофизического профиля «Атрек-Сагиз»: например, V_г – значения граничных скоростей продольных сейсмических волн в разных слоях земной коры; схематическое изображение рассчитанных зон субвертикальных тектонических разломов земной коры аналогичное изображению № 12 в подрисуночных подписях на рис. 2; I – YI номера обозначающие названия географических пунктов, расположенных вдоль профиля «Атрек-Сагиз»: II – Y – территориия, связанная с Кара-Богаз-Гольской МСЦТ, YI – территориия, связанная со  Средне-Каспийской МСЦТ.

Результаты комплексных геофизических исследований

                По данным разреза глубинного сейсмического зондирования, приведенном на рис. 4 и плотностного разреза, приведенного на рис. 3 и магнитного разреза, приведенного на рис. 2 можно видеть, что на всех разрезах совпадающий по  месторасположению глубинный тектонический разлом земной коры, в районе 440-го пикета данного профиля, прорывающий границы Мохоровичича, уходящий своими корнями в верхнюю мантию. Комплекс сейсморазведочных, гравиразведочных и аэромагнитных данных позволяет говорить о надежности выделения этого глубинного тектонического разлома в районе 440 пикета данного профиля. Наличие глубинных мантийных корней этого тектонического разлома дает возможность предпожить, что зона поднятий, окружающих этот глубинный разлом (от 300-го до 440-го пикета), может быть перспективной на формирование месторождений глубинных углеводородов, если в окрестностях разломной зоны имеются пористые породы и прослои пород, которые могут служить «покрышками», препятствующими дегазации глубинных углеводородов в атмосферу Земли. Аналогичную зону, перспективную для поисков глубинных углеводородов, можно выделить по всему комплексу геофизических данных, в районе поднятий от 150-го до 300-го пикета данного профиля, где также по данным сейсморазведки (рис. 4) наблюдается разрыв тектоническими разломами границы Мохоровичича и сгущение сквозных глубинных разломов через границу Мохо по данным гравиразведки (рис. 3) и зоны глубинного разлома свыше 50 км по данным аэромагниторазведки (рис. 2). Разрывы сейсмических границ в верхней части сейсмического разреза этой зоны данного профиля (рис. 4) также могут свидетельствовать о наличии сквозных глубинных тектонических разломов, выделенных гравиразведкой. Сведения о морфологии границ трех основных физических слоев земной коры (осадочного, “гранитного”, “базальтового”) и региональных вариациях скорости поперечных волн, вещественного состава фундамента земной коры вдоль южной части рассматриваемого профиля были получены путем совместной интерпретации материалов многоуровневой аэромагнитной сьемки, сейсморазведочных и гравиразведочных данных. При этом оказалось, что региональная пространственная структура и амплитуда магнитного поля определяется в основном тремя факторами: рельефом поверхности магнитоактивного комплекса промежуточного структурного этажа земной коры; вариациями намагниченности горных пород всех слоев земной коры, отражающими в основном вариации вещественного состава раздробленных, перемешанных и деформированных пород в разломных тектонических структурах и вокруг их; частично вариациями намагниченности других более глубоких границ геолого-геофизического разреза  (например, кровли “базальтового” слоя Конрада-2 То есть можно определенно сказать, что применяемый метод решения обратной задачи позволяет очень четко определять местоположение на профиле и глубину разломных тектонических структур (рис. 2). Причем хорошо видно при сравнении с сейсмическим разрезом по данным ГСЗ (КМПВ) [1], что глубина большинства разломов совпадает с глубиной сейсмических границ (рис. 4). Можно сказать, что трассирование месторасположения и глубины тектонических разломов разреза фиксируется даже несколько лучше, чем на сейсморазведочном разрезе (рис. 4), где месторасположение этих разломов только намечено в верхних горизонтах сейсмического разреза. Для определения сложного рельефа поверхности магнитоактивных границ земной коры (фундамента консолидированной коры, Конрада-1), разбитой разломными структурами, и вариаций вертикальной мощности магнитоактивных слоев использовалась компьютерная методика, аналогичная изложенному в [7].

Выводы

                Показано, что Средне-Каспийский мантийный плюм и его дочерняя Кара-Богаз-Гольская МСЦТ (Кара-Богаз-Гольский свод), по своим бортовым зонам, где расположено много тектонических разломов земной коры, по-видимому,  обеспечивает дегазацию мантии — миграцию глубинных мантийных газов (углеводородов) и солевых гидротермальных вод к приповерхностным зонам их накопления и создают богатые месторождения соли (соль залива Кара-Богаз-Гол) и нефти и газа. Аналогичные месторождения нефти и газа следует искать в западных бортовых зонах Средне-Каспийского мантийного палеоплюма (шельф и побережье Дагестана).