CC BY
32
Участок 1. В 2004 г. добыча осуществляется в южной части. Наблюдается частичное подтопление, что говорит о постепенной отработке рабочего выдела и скором переходе на новый отвод. К 2010 г. происходит полное затопление предыдущего участка работ и существенное расширение работ на новой площади -добыча наблюдается в двух котлованах, один из которых уже частично обводнен. К 2012 г. работы на участке активно продолжаются, при этом происходит полное затопление самого западного котлована и начинается проведение работ на центральном выделе.
Участок 2. В 2004 г. на участке не ведется добычи песчанно-гравийной смеси, осуществляется только работа по дроблению и погрузке готового материала. К 2010 г. хорошо виден отработанный и заполненный водой котлован и новая разработка в восточной части.
В 2012 г. наблюдается существенное расширение разрабатываемой площади, при этом вскрышными породами частично заполняется затопленный ранее карьер.
Существенные изменения видны на композите -участки красного и бирюзового цвета (см. рис. 3).
Использование одиночной съемки позволяет оценить площади изменений, в то время как использование стереосъемки дает возможность осуществлять мониторинг объемов извлеченных и перемещенных пород в специализированном АРМ.
Таким образом, на основе анализа космических снимков отрабатываемых карьеров можно констатировать значительные изменения ландшафта данной территории.
Статья поступила 02.07.2014 г.
Библиографический список
1. Бакланов А.И. Системы наблюдения и мониторинга: учеб. пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 234 с.
2. Токарева О.С. Обработка и интерпретация данных дистанционного зондирования Земли: учеб. пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 2010. 148 с.
3. Шовенгердт Р.А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений: учеб. пособие / пер. с англ. А.В. Кирюшин и А.И. Демьяников. М.: Техносфера, 2010. 560 с.
УДК 550.831
МОРФОЛОГИЯ ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТОЛЬСКОЙ ВПАДИНЫ (МОНГОЛИЯ) ПО ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ ДАННЫМ
© Е.Х. Турутанов1, Н. Арвисбаатар2, Б. Буянтогтох3, Д. Цэндсурэн4
1Институт земной коры СО РАН, 664033, Россия, Иркутск, ул. Лермонтова, 128. 1Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2,4Национальный университет Монголии, P.O. Box-46a/201, Ulanbaatar-210646, Mongolia. 3Центр астрономии и геофизики МАН, P.O.-788, Ulanbaatar-210613, Mongolia.
По результатам площадной гравиметрической съемки среднего масштаба, выполненной на территории Тольской впадины (Монголия), получена карта аномалий силы тяжести в редукции Буге. На основе интерпретации этих данных построена схема изопахит осадочных отложений впадины. Фундамент депрессии имеет блоковое строение и осложнен двумя котловинами - западной и восточной (Сэльбинской), разделенными его поперечным поднятием. Мощность осадочных отложений в западной котловине составляет около 150 м, а в Сэльбинской может достигать 300 м. Ил. 6. Библиогр. 18 назв.
1Турутанов Евгений Хрисанфович, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией комплексной геофизики Института земной коры СО РАН, доцент Института недропользования НИ ИрГТУ, тел.: (3952) 428792, 89086611976, e-mail: [email protected]
Turutanov Evgeny, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Head of the Laboratory of Complex Geophysics of the Institute of the Earth's Crust SB RAS, Associate Professor of the Institute of Subsoil Use of Irkutsk State Technical University, tel.: (3952) 428792, 89086611976, e-mail: [email protected]
2Арвисбаатар Н., кандидат геолого-минералогических наук, профессор Института физики и электроники, тел.: (976) 99859278, e-mail: [email protected]
Arvisbaatar N., Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Institute of Physics and Electronics, tel.: (976) 99859278, e-mail: [email protected]
3Буянтогтох Базарин, аспирант, научный сотрудник, тел.: (97611) 458024, e-mail: [email protected], [email protected]
Buyantogtoh Bazarin, Postgraduate, Researcher, tel.: (97611) 458024, e-mail: [email protected], [email protected]
4Цэндсурэн Дандар, аспирант, научный сотрудник Института физики и электроники, тел.: (97611) 3280 9. Tsendsuren Dandar, Postgraduate, Researcher of the Institute of Physics and Electronics, tel.: (97611) 32809.
Ключевые слова: аномалия силы тяжести; впадина; осадочные отложения.
TOLSKY DEPRESSION (MONGOLIA) SEDIMENT MORPHOLOGY BY GRAVIMETRY DATA E.H.Turutanov, N. Arvisbaatar, B. Buyantogtoh, D. Tsendsuren
Institute of the Earth's Crust, 128 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. National University of Mongolia, P.O. Box-46a/201, Ulanbaatar-210646, Mongolia. Astronomy and Geophysics Center MAS, P.O.-788, Ulanbaatar-210613, Mongolia.
The areal medium scale gravimetric survey performed in Tolskaya depression (Mongolia) resulted in the development of a map of Bouguer gravity anomaly. Interpretation of these data allowed to construct a scheme of depression sediment isopachs. Depression bedding has a block structure and is complicated by two basins - the western and eastern (Selbin-skaya) ones, which are separated by the bedding transverse upheaval. The thickness of sedimentary deposits in the western basin is about 150 m, and in Selbinskaya it can reach 300 m. 6 figures. 18 sources.
Key words: gravity anomaly; depression; sediments.
Основные черты геологического строения Улан-Баторского района
Тольская впадина находится на территории Улан-Баторского района в пределах Хэнтэйской складчатой области Монголии. Она расположена между малым Хэнтэйским поднятием и выходами гранитоидов массива Богдоул [6; 8; 14], картируемых вдоль юго-восточного борта этой депрессии (рис. 1). Структурная позиция впадины определяется Тольской системой грабенов и ограничивающих их горстов (Тольской системой разломов) [17].
Древний фундамент района представлен породами терригенной формации верхнего рифея - нижнего кембрия, характеризующими нижнепалеозойский структурно-формационный этаж, состоящий главным образом из осадочно-метаморфических пород карбо-нового состава (различные сланцы, гравелиты, песчаники с прослоями яшм и туффитов). Этот комплекс осложнен внедрившимися в мезозое гранитоидными интрузиями [8].
Среднепалеозойские отложения собраны в складки антиклинального типа в основном северовосточного простирания. Породы падают на северо-запад под углом 50-70°.
Каменноугольные отложения, которые слагают более половины объема всех горных пород, особенно широко развиты в этом районе. Они имеют морское происхождение, представлены в основном песчаниками и алевролитами и нередко характеризуются фли-шоидным строением. В низах их иногда эпизодически встречаются яшмоиды, туфогенные породы и эффу-зивы среднего состава. Каменноугольные отложения подразделяются (также, как в пределах центральной части Хэнтэйской горной страны и в Восточном Хан-гае) на две литологически отличные толщи и, соответственно, на те же два возрастных комплекса, входящих в состав хэнтэйской серии девонско-каменноугольного возраста [8]. Нижняя, главным образом песчанико-алевролитовая, толща (иногда с го-
ризонтами туфогенных и эффузивных) пород часто характеризуется ритмичным строением. Она слагает значительные площади на территории Улан-Баторского района (см. рис. 1).
Разрезы нижней толщи изучены по обоим склонам долины реки Улиастайн-гол, в долине реки Тола (Туул-гол) севернее поселка Налайх и южнее сомона Алтан-Обо, а также на северном склоне гранитоидного массива Богдоул. На этих участках обнажены, по-видимому, различные горизонты. Наиболее низкие горизонты, вероятно, вскрыты лишь по реке Тола, севернее поселка Налайх, и на северных склонах массива Богдоул. Они представлены темными кремнисто-глинистыми алевролитами и мелкозернистыми песчаниками, ритмично (150-200 м) чередующимися с мощными пачками яшм и туффитов. Вверх по разрезу переслаивание становится более частым, причем возрастает роль мелко- и среднезернистых песчаников; появляются пачки (10-15 м) тонкого флишоидного переслаивания. В верхней части разреза нижней толщи присутствуют прослои (до 5 м) яшм, туфов, изредка известняков. Самые верхние толщи, представляющие переслаивание песчаников и алевролитов, обнажены на северной окраине города Улан-Батора. Здесь, в линзе известняков, залегающих среди песчаников, обнаружены обильные остатки мшанок. Видимая мощность нижней толщи в районе города Улан-Батора колеблется от 400 до 1400 м. К востоку, в окрестностях города Улан-Батора и в междуречье Толы и Тэрэлжийн, мощность верхней толщи составляет 1200-1500 м [8].
Меловые отложения представлены континентальными толщами, залегающими несогласно на палеозойском и раннемезозойском основании. Состав их весьма разнообразен. Среди них широко развиты песчаники, алевролиты, аргиллиты, глинистые и углистые сланцы и известняки, глины, угли, эффузивы основного, среднего и кислого состава. Угли имеют черную или бурую окраску, остальные породы - пеструю.
Рис. 1. Геологическая схема Улан-Баторского района (по [3; 17]). Четвертичные отложения: 1 - аллювиальные отложения: галька, гравий, песок, супесь, суглинок, глины; 2 - аллювиально-пролювиальные отложения: глыбы, дресва, щебень, галька с суглинисто-супесчаным заполнением; делювиально-пролювиальные отложения; 3 - отложения древних низких речных террас: глыбы, дресва, щебень, галька с суглинисто-супесчаным заполнением, супесь, суглинок; 4 - верхний неоген-плиоценовые отложения: красноцветные, иногда желтовато-пестрые глины, алевритовые гальки, пески, слабо цементированные брекчии, конгломераты, гравелиты, суглинки; 5 - нижний мел. Зуунбаянская свита: песчаники с фауной и флорой, алевролиты, конгломераты, гравелиты, глины, аргиллиты: 6 - средний-верхний карбон: разнозернистые песчаники
с прослойками глинистых сланцев, редко гравелиты, конгломераты, алевролиты, гравелиты; 7 - нижний-средний карбон: глинистые сланцы с прослойками разнозернистых песчаников, алевролиты, кремнистые алевролиты, редко прослойки яшм; 8 - средний-верхний девон. Горихинская свита: желтоватые средне-мелкозернистые песчаники, туфопесчаники, редко линзы яшм, прослойки туффитов: 9 - нижний-средний девон. Горихинская свита, нижний горизонт: песчаники с чередующимися прослойками алевролитов и сланцев, алевро-песчаный кварцит, редкие линзы основных эффузивов; 10 - Богдоулинский массив, харалгайская формация: гранит-порфиры с биотитом и мусковитом, мелко-среднезернистые граниты с биотитом и мусковитом, редко с аляскитом, средне-крупнозернистые порфировидные граниты с биотитом, аляскитом,
иногда щелочные; 11 - Горихинский массив, жанчивланская формация: мелкозернистые гранит-порфиры, кварцевые жилы, среднезернистые граниты, среднезернистые порфировидные светлые граниты с биотитом, роговой обманкой, средне-крупнозернистые порфировидные граниты с биотитом, биотитовой и роговой обманкой, мусковитом; 12 - геологические образования (цифры в кружках (римские)): I - Тольская депрессия, II - Богдоулинский гранитный массив, III - Налайхинская впадина, IV - Горихинский гранитный массив); 13 - крупные разломы, установленные по геологическим данным (цифры в кружках (арабские) по [17]: 1 - Шижирбогдоулинский; 2 - Северо-Тольский; 3 - Сэльбинский; 4 - Южно-Тольский; 5 - Гацууртынский; 6 - Баянхошуунский; 7 - Сонгиноульский; 8 - Хонхоринский; 9 - Тургэнийский; 10 - Хундайский; 11 - Дэндэйский)
Верхняя часть разреза Тольской (Улан-Баторской) впадины представлена глинистыми толщами неогена, перекрытыми грубозернистыми аллювиальными, ал-лювиально-пролювиальными и делювиально-пролювиальными четвертичными отложениями.
Кайнозойский структурно-формационный этаж представлен красноцветной терригенной формацией континентального типа и терригенной формацией континентального типа четвертичного периода. Нижняя часть третичных отложений состоит из конгломерата в песчано-глинистом слабосцементированном состоянии. Выше конгломератов залегают прослои светлосерых глин с линзами слабосцементированных песча-
ников и гравийных конгломератов. Пестроцветная толща сменяется красноцветной свитой в нижней части, представленной конгломератами и прослоями грубых песчаников, в верхней - суглинками с галькой и гравием. Кайнозойские отложения в целом слабо дислоцированы и имеют общее падение слоев на юго-восток под небольшими (<18°) углами.
К нерасчлененным неогеновым отложениям относятся небольшие поля отложений, развитые в долине реки Тола, юго-западе города Улан-Батора, на площади Налайхинской впадины и во впадине, расположенной восточнее нее, а также в следующей за ней на юго-восток межгорной впадине. Отложения эти изу-
чены чрезвычайно слабо, но, по имеющимся разрозненным данным, можно судить, что, как и стратифицированные образования этого возраста, они сложены главным образом красными и пестрыми глинами, песками, песчаниками, конгломератами, галечниками, гравелитами, алевритами, обнаруживающими быструю смену состава как в разрезе, так и по простиранию. На более древних образованиях они лежат с размывом и угловым несогласием. Достаточно сильно эти отложения дислоцированы лишь в краевых частях впадин, а на остальной площади имеют горизонтальное залегание. Например, в пределах Налайхинской впадины эти отложения представлены песками, различными по окраске глинами, конгломератами, галечниками и рыхлыми песчаниками. Породы залегают практически горизонтально и имеют мощность в первые сотни метров [8].
Четвертичные отложения повсеместно распространены на территории Улан-Баторского района. По генезису среди них выделяются коллювиальные, де-лювиально-дефлюкционные, делювиально-
солифлюкционные, элювиальные, ледниковые и вулканогенные образования [3; 5]. Аллювиальные отложения в долине реки Толы в районе города Улан-Батора достигают 30 м. По данным инженерно-геологических исследований [16], участок долины реки Тола, расположенный в пределах Тольской (Улан-Баторской) депрессии, в основном сложен аллювиальными отложениями, состоящими из гальки, гравия, песка, супеси, суглинка и глины. В основном же осадочные образования самой впадины выполнены ал-лювиально-пролювиальными отложениями, включающими глыбы, дресву, щебень, гальку с суглинисто-супесчаным заполнением и делювиально-пролювиальные отложения [3]. К северному борту впадины приурочены верхне-неоген-плиоценовые отложения, представленные красноцветными, иногда желтовато-пестрыми глинами, алевритовой галькой, песками, слабо цементированными брекчиями, конгломератами, гравелитами и суглинками [3; 5]. Наиболее крупные выходы этих образований отмечены между выходом палеозойских гранитов и правым берегом реке Сэльбэ-гол (см. рис. 1).
В 35 км к юго-востоку от Тольской (Улан-Баторской) депрессии расположена Налайхинская впадина мезозойского заложения. Она имеет субширотную ориентировку и заполнена нижнемеловыми отложениями, залегающими с угловым несогласием на терригенных образованиях Хэнтэйской серии (см. рис. 1). Вмещающие ее среднепалеозойские отложения собраны в крутые изоклинальные складки преимущественно северо-восточного простирания.
На территории депрессии открыто Налайхинское месторождение бурых углей [11].
Восточнее Налайхинской впадины расположен целый ряд межгорных депрессий мезозойского заложения, приуроченных к краевым шовным зонам Южно-Хэнтэйского геоантиклинального поднятия и также заполненных меловыми отложениями: Цайдамская, Нурст-Хонхорская, Шанаган-Энгарская, Табун-субайская, Баганурская, Прикеруленская. Они пред-
ставляют собой узкую глубокую грабен-синклинальную структуру северо-восточного простирания, ограниченную Северо-Гобийским глубинным разломом. Ее северо-западный борт крутой, а юго-восточный - пологий. Протяженность структуры составляет около 200 км, ширина достигает 13-20 км. Внутреннее строение этой цепочки впадин представляет собой весьма сложную мозаику тектонических блоков различной величины. В осевой части этой цепочки, с юго-запада на северо-восток, комплексом геофизических методов выявлено несколько мульдообразных котловин (прогибов фундамента), часть из которых угленосные - Цайдамская, Нурс-Хонхорская, Бурулжутинская, Табан-субаинская и Бага-Нурская (к которой приурочено Бага-Нурское буроугольное месторождение) [11].
Все изученные межгорные впадины, перспективные на обнаружение месторождений бурых углей, расположены в непосредственной близости к Улан-Баторской депрессии, их геологическое и тектоническое строение также обладает сходными с ней чертами. Следовательно, глубинное строение Улан-Баторской впадины вызывает закономерный интерес.
Структурно-тектоническая позиция Улан-Баторского района
Тектонический режим развития района в нижнепалеозойский этап соответствовал накоплению осадков в условиях прогибания днища существовавшего здесь морского бассейна [14]. Средне- и верхнепалеозойский структурно-формационный этаж развивался в условиях продолжающегося прогибания дна уже существующего бассейна. В нижнем и среднем девоне произошло формирование эффузивно-осадочных толщ. Несколько иной режим накопления был в верхнем девоне - нижнем карбоне. В это время сформировались туффит-сланцевая и песчаная формации. Практически весь карбон характеризовался режимом формирования терригенных толщ в прибрежных условиях прогибания дна морского бассейна. В это время произошло накопление конгломерато-песчано-алевролитовых и песчаных толщ. В верхнем палеозое морской режим накопления осадков сменился континентальным. В связи с началом поднятия была сформирована конгломерато-песчаная формация.
Структурный план района был заложен в основном в верхнем палеозое, и в дальнейшем уже континентальные условия соответствовали глыбовым перемещениям, расчленяющим палеозойский фундамент. Заложение более крупных разломов, по-видимому, относится к средне-верхнепалеозойскому этапу тектоно-магматической активизации [17]. Преобладание однонаправленного залегания пород и складок свидетельствует о том, что в среднем палеозое ориентировка поля тектонических напряжений если и менялась, то незначительно.
В нижнем мелу в районе Тольской депрессии существовала впадина, фундамент которой сформировался в палеозое [17]. В это время район испытывал общее поднятие, сопровождаемое разломообразова-нием. Многие разломы, заложенные ранее, были активизированы, например Шижирбогдоулинский и Хонхо-ринский - крупные разломы северо-западного прости-
рания (см. рис. 1). Новейшие тектонические деформации наложены на мезозойские структуры, и разделить их не всегда возможно, поэтому часто мезозойские и кайнозойские структуры района рассматриваются совместно как мезо-кайнозойские. Судя по выявленным зеркалам скольжения и глинкам трения, тектоническая активность проявлялась и в кайнозое. По-видимому, ориентировка сил сжатия в мезозое в целом не отличалась от современной [13].
Структурно-тектоническая позиция района Тольской впадины представлена на рис. 2, где отражено сложное блоковое строение района, обусловленное разнонаправленными движениями по разломам. Главным элементом в этой структуре является Тольский разлом (система разломов). По существу это система субпараллельных иногда подходящих друг к другу под острым углом разрывов, обрамляемых по бортам грабенами, отчетливо видимыми или выделяемыми геофизическими методами под осадочными отложениями [17]. Наиболее крупные котловины впадины (собственно Тольская и Сэльбинская) имеют субширотное и субмеридиональное направление соответственно. Развитие этих котловин связано с разломами или системами разрывных нарушений. Например, Тольская котловина контролируется с севера и юга, соответственно, разломами Северо-Тольским и Южно-Тольским (Тольской системой разломов). Неотектоническая роль Тольской системы разломов заключается в контроле развития Уланбаатарского грабена, ограниченного с южной и северной стороны разломами этой системы и разделенного поперечным Тольскому субмеридиональным Сэльбинским разломом на две части (см. рис. 1, 2). При этом Сэльбинский разлом контролирует заложение Сэльбинского грабена. Гра-
бен-долины выполнены образованиями неогенового и четвертичного структурно-формационных комплексов мощностью около 50 м. Такой состав заполнения грабенов может свидетельствовать об их кайнозойском возрасте и неотектонической активизации [17].
В целом Тольская (Улан-Баторская) впадина (Улан-Баторский грабен) представляет собой структуру, наложенную на палеозойский фундамент и сформировавшуюся в результате движений по разломам, ориентированным преимущественно в северовосточном и субмеридиональном направлении. Толь-ская система разломов является нарушением, испытавшим омоложение в кайнозое, точнее, в неоген-четвертичное время. Для таких разломов свойственна и современная (сейсмотектоническая) активность [17].
Все имеющиеся на настоящее временя геологические и сейсмические материалы говорят о необходимости специальных исследований, направленных на оценку степени сейсмической опасности как столицы Монголии, так и всего Улан-Баторского района. Одной из важнейших задач в этом плане является комплексное детальное геофизическое изучение зоны Тольско-го разлома (Улан-Баторского грабена) - сейсмогене-рирующей структуры, играющей, по-видимому, значительную роль в сейсмическом потенциале всего Улан-Баторского района.
Гравиметрическая съемка и методика интерпретация полученных данных
Для изучения внутренней структуры Тольской (Улан-Баторской) впадины и оценки мощности заполняющих ее осадочных отложений проведена средне-масштабная гравиметрическая съемка, площадь которой превышает 200 км2 [9]. Работы выполнены с помощью гравиметров ГНУ-К2 и ГНУ-КС по
Рис. 2. Тектоническая схема района Тольской впадины (по [17]): 1 - домезозойский и мезозойский структурные этажи; 2 - нижнемеловой структурно-формационный комплекс; 3 - верхненеогеновый структурно-формационный комплекс; 4 - четвертичный структурно-формационный комплекс; 5 - мезозойские гранитоиды Богдоулинского массива; разломы, представляющие собой: 6 - границы между структурными этажами; 7 - границы между структурно-формационными комплексами; 8 - межструктурные границы
стандартной методике [18]. Точность съемки (£ = ±0,34 мГал) и густота сети наблюдений (132 координатных пункта) отвечают техническим требованиям [18], предъявляемым к гравиметрическим съемкам масштаба 1:100000. Как видно из схемы аномалий силы тяжести в редукции Буге (с поправкой на гравитационное влияние рельефа в радиусе 200 км, вычисленной в ОАО «Иркутскгеофизика»), наблюдаемая аномалия в районе слияния рек Баян-гол и Тола осложнена поднятием и выходом пород фундамента, который разделяет депрессию на две части (рис. 3). В западной и восточной частях впадины наблюдаются минимумы силы тяжести разной интенсивности: невысокой (около 5 мГал) - в западной и вдвое большей - в центральной. Наблюдаемая заливообразная аномалия в западной части располагается на площади сплошного развития речных отложений, и ее можно рассматривать как отражение увеличения мощности осадочных образований. Интенсивная аномалия силы тяжести изометричной формы в восточной части впадины (в районе устья реки Сэльбэ-гол) может быть связана с линзами неогеновых и четвертичных отложений, развитых в ее эпицентре (см. рис. 1, 3).
Осадочные отложения являются наименее плотными из всех геологических образований Улан-Баторского района, поэтому должны создавать наибо-
лее интенсивные отрицательные аномалии силы тяжести. Так как дополнительные сведения об их мощности почти отсутствуют, единственным критерием выделения локальных гравитационных минимумов, связанных с линзами осадков, является приуроченность отрицательных аномалий силы тяжести к площадям выходов этих отложений. Такая приуроченность характерна для Тольской (Улан-Баторской) впадины, на что указывают результаты сопоставления гравиметрических материалов с данными по многочисленным буровым скважинам, имеющимся в долине реки Тола [5]. Средняя плотность рыхлых отложений Тольской впадины принята по данным результатов многочисленных денситометрических измерений и составляет 212 0 кг/м3 [7; 17].
Вмещающие впадину породы представлены в основном нижнекарбоновыми песчаниками, сланцами и алевролитами. Величина плотности коренных пород с учетом подстилающих их гранитоидов принимается по работам [11; 12; 17; 18] и в среднем равна 2630 кг/м3.
Методика выделения гравитационных аномалий, связанных с линзами осадков
Количественное выделение локальных (остаточных) аномалий силы тяжести выполнялось по интерпретационным профилям в предположении о линейном изменении регионального фона вдоль них (рис. 4).
Рис. 3. Схема аномалий Буге Тольской впадины (в относительном уровне, сечение изоаномал через 2 мГал): 1 - четвертичные отложения; 2 - неогеновые отложения; 3 - пролювиальные отложения Q; 4 - докайнозойские породы; 5 - крупные разломы, установленные по геологическим данным (цифры в кружках по [17]: 1 - Шижирбогдинский; 2 - Северо-Тольский; 3 - Сэльбинский; 4 - Южно-Тольский; 5 - Гацууртынский; 6 - Баянхошуунский; 7 - Сонгиноульский); 6 - мезозойские граниты Богдоулинского массива;
7 - изоаномалы силы тяжести, мГал
107°00'
Рис. 4. Схема локальных аномалий Тольской впадины (в относительном уровне, сечение изоаномал через 1 мГал): 1 - четвертичные отложения; 2 - неогеновые отложения; 3 - пролювиальные отложения; 4 - докайнозойские породы; 5 - крупные разломы, установленные по геологическим данным (цифры в кружках (арабские) по [17]:
1 - Шижирбогдинский; 2 - Северо-Тольский; 3 - Сэльбинский; 4 - Южно-Тольский; 5 - Гацууртынский; 6 - Баянхошуунский; 7 - Сонгиноульский); 6 - мезозойские граниты Богдоулинского массива; 7 - локальные аномалии силы тяжести, мГал; 8 - интерпретационные профили (цифры в кружках (римские): ¡-VII - номера
интерпретационных профилей)
Линии регионального фона проводились как касательные к максимумам, окружающим депрессию, либо к участкам выполаживания графиков аномалий Буге [15; 18]. При этом точки касания этих линий были расположены в пределах полосы шириной 2-3 км, которая окружает с внешней стороны зону сплошного развития кайнозойских кластических отложений. При таком подходе соответствие выделяемого минимума аномалий силы тяжести линзам осадков представляется наиболее правдоподобным [2; 15; 18]. Применение подобной методики выделения остаточных аномалий силы тяжести не исключает возможности существенных искажений выделяемых локальных минимумов. В ряде случаев такие минимумы могут содержать неучтенные влияния неоднородностей фундамента (например, тел гранитов или сиенитов, которые создают отрицательные аномалии). Поэтому в отдельных местах возможно преувеличение мощности кайнозойских осадков, то есть полученные при интерпретации оценки этого параметра нужно рассматривать как его максимально возможные значения.
Интенсивность локальных отрицательных аномалий силы тяжести в районе Тольской впадины доходит до -7 мГал. Забегая вперед, отметим, что наблюдаемым экстремальным значениям аномалий соответствует мощность осадков порядка первых сотен мет-
ров. Ширина же впадины составляет около 10 км. Таким образом, линзы осадков являются сильно уплощенными телами, верхние границы которых совпадают с дневной поверхностью. В подобных условиях гравитационное влияние (вертикальная производная аномального потенциала) любого элементарного объема линзы осадков сравнительно быстро убывает при удалении от него точки наблюдения в горизонтальном направлении, поэтому для расчетов мощности анома-лиеобразующего тела в каждом пункте наблюдения вполне приемлемым является решение одномерной обратной задачи гравиметрии для контактной поверхности (для плоского слоя). При этом наибольшая ошибка может быть получена в прибортовых частях впадины (при существовании там разлома с амплитудой, равной максимальной мощности осадков) [2].
Точность интерпретации, как показали расчеты [1; 2; 9], повышается при удалении от бортов к центральным частям впадины. Таким образом, для оценки мощности осадков в депрессиях вполне можно использовать одномерную модель этих отложений. Заметим, что при интерпретации гравиметрических данных зоны градиента изопахит предположительно интерпретировались нами как разломы, а интерполяция глубин от расчетных профилей выполнена с учетом хода изоаномал силы тяжести.
Результаты интерпретации гравиметрических данных
Результаты интерпретации гравитационных аномалий отражены на интерпретационных разрезах (рис. 5) и составленной на их основе структурной схеме района работ (рис. 6). Эта схема дает общее представление о строении впадины и о глубине до кристаллического фундамента. В районах, где установлены крутые контакты осадков с вмещающими породами, предполагается наличие разрывных нарушений. На схеме (см. рис. 6) показаны изопахиты кайнозойских отложений в Тольской (Улан-Баторской) впадине и разломы, выделенные по геологическим данным и частично отражающиеся в гравитационном поле. В результате гравиметрических исследований Тольской впадины получены количественные характеристики мощности осадочных отложений этой структуры и данные о морфологических особенностях погребенной части кристаллического фундамента.
Судя по интерпретационным разрезам и схеме мощности осадочных отложений, Тольская впадина
имеет сложное блоковое строение (см. рис. 1-6) и по своей внутренней структуре разделяется на две неравные части (западную и центральную), представленные котловинами, длинные оси которых расположены под углом 90° друг к другу (согласно простиранию главных разрывных нарушений).
Западная часть Тольской депрессии в своем юго-западном окончании ограничена зоной тектонических нарушений, установленных по геологическим данным. Здесь на основе гравиметрических исследований выявлена котловина в форме овала с размерами 4*3,5 км, мощность осадков в которой составляет около 150 м. Большая ось котловины ориентирована в северозападном направлении вдоль западного борта впадины - вкрест простирания Тольской депрессии (согласно основному направлению простирания пород докай-нозойского фундамента) и контролируется Сонги-ноульский разломной структурой той же ориентировки. Можно полагать, что западный борт этой котловины является западным ограничением самой Тольской (Улан-Баторской) впадины (см. рис. 1).
Рис. 5. Интерпретационные разрезы Тольской впадины: 1 - осадочные отложения; 2 - вмещающие породы; 3 - графики аномалий силы тяжести в редукции Буге; 4 - графики регионального фона
Рис. 6. Схема изопахит осадочных отложений Тольской впадины: 1 - четвертичные отложения; 2 - неогеновые отложения; 3 - пролювиальные отложения; 4 - докайнозойские породы; 5 - крупные разломы, установленные по геологическим данным (цифры в кружках по [17]: 1 - Шижирбогдинский; 2 - Северо-Тольский; 3 - Сэльбинский; 4 - Южно-Тольский; 5 - Гацууртынский; 6 - Баянхошуунский; 7 - Сонгиноульский); 6 - мезозойские граниты Богдоулинского массива; 7 - изопахиты осадочных отложений, м
Восточная часть Тольской впадины (см. рис. 1, 6) представляет собой вытянутую в северо-восточном направлении сложнопостроенную асимметричную структуру, состоящую из трех неодинаковых по мощности осадков, мульдообразных прогибов фундамента (котловин). Мощность осадочных отложений в этих прогибах убывает в направлении с северо-востока на юго-запад (в сторону выхода фундамента, разделяющего две основные части впадины). Северо-восточная котловина (Сэльбинская), расположенная в устье реки Сэльбэ-гол, является самым крупным структурным элементом восточной части Тольской впадины.
Данная котловина имеет форму овала с размерами 10x5 км, длинная ось которого направлена в северо-западном направлении и совпадает с ориентировкой Баянхошуунского регионального разлома, который одновременно является и северо-восточным ограничением этой котловины. Юго-восточное ограничение этой котловины, судя по геолого-геофизическим данным, контролируется Гацууртынским региональным разломом (см. рис. 6), который, продолжаясь далеко на юго-восток, ограничивает Тольскую впадину с этого фланга. В целом Сэльбинская котловина расположена в треугольнике, ограниченном Шижирбогдинским, Ба-янхошуунским и Гацууртынским региональными разломами. Максимальная мощность отложений в этой структуре, по результатам интерпретации геолого-геофизических данных, около 300 м и пространственно приурочена к Северо-Тольскому разлому, который пересекает вышеуказанный треугольник. В состав осадочной толщи входят аллювиальные, аллювиаль-но-пролювиальные и верхне-неоген-плиоценовые от-
ложения (см. рис. 1, 6). В пяти километрах к юго-западу от Сэльбинской котловины расположен второй прогиб фундамента с размерами в плане 3x2 км. Мощность осадков в нем, судя по результатам интерпретации, достигает 150 м. Эпицентр этого прогиба фундамента также пересечен региональным Шижирбогдинским разломом (см. рис. 6). На крайнем юго-западном окончании восточной части Тольской (Улан-Баторской) впадины, в пяти км от Шижирбогдинского разлома, расположено поднятие фундамента высотой около 50 м, которое является перемычкой, отделяющей восточную часть Тольской впадины от ее западной части (см. рис. 6).
К востоку от Сэльбинсой котловины (см. рис. 6), восточнее Сэльбинского разлома (грабена), оценка мощности рыхлых отложений по гравиметрическим данным затруднительна из-за сильного искажающего влияния Богдоулинского мезозойского гранитного массива, создающего, как и осадочные образования, интенсивную отрицательную аномалию силы тяжести. Методами гравиметрии разделить эти эффекты невозможно. Здесь мощность осадочных отложений определена по данным электроразведочных и буровых работ [4; 5] и составляет, по-видимому, не более 30-40 м.
Выводы
Анализ гравитационного поля позволил оценить мощность осадочных отложений и охарактеризовать морфологию поверхности фундамента Тольской (Улан-Баторской) впадины. Гравиметрические данные подтвердили блоковое строение фундамента впадины, межблоковые границы которых, как и места проги-
бов (опусканий), контролируются крупными разломами, установленными по геологическим данным (см. рис. 1).
Подобное строение характерно многим впадинам Улан-Баторского района, расположенным восточнее изученной депрессии. Для них комплексом геофизических методов установлены аналогичные мульдообраз-ные прогибы фундамента, к некоторым из которых приурочены месторождения бурого угля [11].
Участки мульдообразных структур, выявленные в пределах Тольской (Улан-Баторской) депрессии, которые могут содержать буроугольные месторождения, рекомендуются для проведения общих поисковых работ с применением колонкового бурения.
Сведения о мощности осадков и морфологии фундамента вместе со сведениями о разломах могут быть использованы при инженерно-сейсмологических работах по уточнению сейсмической опасности как
отдельных участков впадины, так и города Улан-Батора, расположенного в зоне Сэльбинской котловины. Южно-Тольский и Сэльбинский региональные разломы, судя по геолого-геофизическим данным [17], контролируют положение главных тектонических структур всего Улан-Баторского района (см. рис. 1-6), как субширотных (Тольская впадина), так и субмеридиональных (Богдоулинский гранитоидный массив). Развитие этих структур связано с указанными разломами (или системами разрывных нарушений), которым свойственна и современная (сейсмотектоническая) активность. Поэтому район пересечения Сэльбинской и Тольской систем разломов, к которому приурочена, судя по гравиметрическим данным, максимальная мощность осадочных отложений впадины, может оказаться одной из главных сейсмогенерирующих структур всего Улан-Баторского района.
Статья поступила 21.05.2014 г.
Библиографический список
1. Андреев Б.А., Клушин И.Р. Геологическое истолкование гравитационных аномалий. Л.: Гостоптехиздат. 1962. 495 с.
2. Арвисбаатар Н. Строение кайнозойских впадин Прихуб-сугулья по гравиметрическим данным: автореф. дис. ... канд. геолог.-минеролог. наук: 04.00.22. Иркутск, 1990. 16 с.
3. Бат Б. Оценка и прогнозирование устойчивости и геологической среды к природным и техногенным воздействиям территории города Улан-Батора: автореф. дис. ... канд. гео-лог.-минеролог. наук: 25.00.08. Иркутск, 2004. 30 с.
4. Бат-Элзий Ш., Дорж Д. Отчет о гидрогеологических и геофизических работах, проведенных в 1982-1986 гг. // Фонды ПИНИИ водного хозяйства МНР. Улан-Батор, 1988. 232 с.
5. Батсайхан Ц. Инженерно-геофизическая оценка сейсмической опасности грунтов территории г. Улан-Батора: автореф. дис. ... канд. геолог.-минеролог. наук: 25.00.10. Иркутск, 2006. 19 с.
6. Бямба Ж., Арвисбаатар Н., Турутанов Е.Х. Глубинное строение Монголии // Геология Монголии. Улан-Батор: АД-МОН, 2012. Т. IV. Тектоника литосферных плит. С. 403-425.
7. Вахромеев Г.С. К вопросу формирования физико-геологических моделей месторождений полезных ископаемых МНР // Вопросы геологии и металлогении Восточной Монголии. Улан-Батор: Изд-во МонГУ, 1979. С. 236-244.
8. Геология Монгольской Народной Республики / под. ред. Н.А. Маринова, Л.П. Зоненшайна, В.А. Благонравова. М.: Недра, 1973. Т. I. Стратиграфия. 582 с.
9. Геолого-структурные особенности Бурульжутинской и Налайхинской впадин Центральной Монголии / П. Дугараа, Н. Арвисбаатар [и др.] // Вопросы геологии и полезных ископаемых Центральной и Восточной Монголии. Улан-Батор: Изд-во МонГУ, 1982. 13 с.
10. Глубинное строение Улан-Баторской впадины по гравиметрическим данным (Монголия) / Н. Арвисбаатар, Е.Х. Турутанов, Б. Буянтогтох, Д. Цэндсурэн // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 5. С. 53-61.
11. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравитационная разведка. М.: Недра, 1988. 364 с.
12. Дугараа П., Арвисбаатар Н. Петроплотностная характеристика пород Жанчивланского рудного узла и его окрестностей // Вопросы геологии и полезных ископаемых Центральной и Восточной Монголии. Улан-Батор: Изд-во МонГУ, 1982. 13 с.
13. Малышев Ю.Ф. Глубинное строение, геодинамика и сейсмичность в области сочленения Центрально-Азиатского и Тихоокеанского подвижных поясов // Тихоокеанская геология. 1998. № 2. С. 18-27.
14. Мезозойская и кайнозойская тектоника и магматизм Монголии / отв. ред. А.Л. Яншин. М.: Наука, 1975. 308 с.
15. Нефедьев М.А. Строение и оценка перспектив рудных полей и месторождений Бурятии по геофизическим данным (на примере Еравнинского и Северо-Байкальского рудных районов). Улан-Удэ: Изд-в БНЦ СО РАН, 2003. 205 с.
16. Сейсмическое районирование Улан-Батора / под ред. С.Е. Медведева. М.: Наука 1971. 206 с.
17. Сейсмичность и районирование сейсмической опасности территории Монголии / В.И. Джурик, А.В. Ключевский, С.П. Серебренников, В.М. Демьянович, Ц. Батсайхан, Г. Баяраа. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2009. 420 с.
18. Турутанов Е.Х. Морфология мезозойских гранитных плутонов Монголии по гравиметрическим данным. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 223 с.
