Геология | Тұзды күмбезді құрылымдар

КІРІСПЕ.
Шетелдік және отандық басылымдарда жарияланғандай тұзды күмбездердің морфологиясы мәселесімен көптеген зерттеушілер айналысты. Дегенмен бұл проблема осы күнге дейін ол толық шешілген жоқ, көп нәрсе анық емес және аяғына дейін шешілмеген. Бұл ең алдымен күштердің шығу тегі мәселесімен, тұзды құрлымдардың пайда болуымен және жасалу механизімімен байланысты. Бұл мәселе бойынша әртүрлі көзқарастар туды, көптеген зерттеушілер тұзды құрлымдардың жеке геологиялық жағдайдағы дамуын осы және басқа аудандағы берілген мәліметтердің геологиялық ғылыммен байланысын тарту, яғни осы көзқарастарды барлық жақтардан қарастырып, меселені толығымен шешуге тырысты. Сонымен теріс рөлді қатар нашар зерттелген тұзды күмбез облысының тереңдік тектоникалық құрылымы әсер етті.
Тұзды күмбездер тұзды шөгінділер генезисімен тығыз байланысты. Бұл арада XIX ғасырмен XX ғасырдың басында геологтар арасындағы әртүрлі көзқарастар болды. Біреулер тұзды жанартаулық жарылыстан пайда болды десе, ал басқалар галогендік шөгінділер теңіздік тұзды су қоймаларында пайда болды деп болжауда, ал үшіншілері тіпті тұздардың пайда болуын континенталді көп жағдайлармен байланыстырды. Осыған байланысты тұзды құрлымдардың пайда болуы жайлы көптеген әртүрлі концепциялар туды, олар табиғи минералды тұздардың шығу тегінің логикалық гипотезасы болып табылады.
Солтүстік Каспий маңы ойпаты Орыс платформасының ең төмен орналасқан бөлігі. Шығысында ол Орал және Мұғалжар тауларымен, оңтүстігімен оңтүстік шығысында көмкерілген герцинидтермен, солтүстігінде жалпы Сыртпен және батысында - Доно-Медведиц және Саратов дислокацияларымен шектеседі. Бұл жерде астыңғы тұзды шөгінділер зерттелмеді десе болады. Мұнда ұңғыма максимальдық тереңдікте артин ярустық жыныстарды шығарды, ол жоғарғы және орта корбондық платформалы фациялық көрініс берді. (В.С.Журавлев, 1960). Тұзды шөгінділер кунгур ярусына жатады. Одан жоғары пермьдік, триастық, юралық, борлық және үштік құрылымдар орналасқан. Бұлардың жалпы қалыңдығы ойпаттың ортаңғы бөлігінде 10 километрге жетеді. Бұл облыстардың терең құрылымдарын зерттеу өте қиын. Сондықтан тұз қабатын зерттеу геофизикалық зерттеулерге тікелей қатысты. Зерттеушілер осы күнге дейін бір көзқарасқа келген жоқ.
І ТҰЗДЫ КҮМБЕЗДІ ҚҰРЫЛЫМДАРҒА ЖАЛПЫ СИПАТТАМА
1.1. Тұзды жыныстар туралы жалпы мәліметтер.
1.1.1.Тұзды жыныстардың минералдық құрамы.
Табиғи минералды тұздар таужыныстары топтарын құрайды, оларды тұзды, галогенді және гидрохимиялық деп атайды. Бұл жыныстар өзара генезисімен химиялық және физикалық қасиеттерімен тығыз байланысты.
Тұзды жыныстар минералдармен қабатталған, оларда тұзды немесе галогенді деп аталады. Бұл хлориттер мен натрий, калий, магний, кальций сульфаттары. Хлор мұнда хром мен йодпен араласқан. Барлығы отыздай тұзды минерал белгілі, бірақ та олардың әр қайсысы жыныс құруда бірдей емес. Тек қана бірнешеуі басты жыныс құрушы минерал болып табылады, ал қалғаны салыстырмалы түрде кездеседі олар аз мөлшерде және екінші дәрежелі мағына береді. Мұнда бір жыныста негізгі бір ғана жыныс құрушы минерал, ал қалғандары - басқаша.
Негізгі жыныс құрушы минералдарға хлорлардан басқа галит (NaCl), сильвин (KCl) және карналит (KCl*MgCl2*6H2O) жатады және сульфаттардан-ангидрит (CaSO4), ал көптеген жағдайда гипспен (CaSO4*2H2), кизеритпен (Mg SO4*H2O), каинитпен (KCl*Mg SO4*3H2O), лангбейнитпен (K2 SO4*2mG SO4) және полигалитпен (K2 SO4*Mg SO4*2Ca SO4*2H2O) аралас. Тұзды жыныстар құрамына жиі біруақытта біреше минералдар кіреді, мұндай минералдар гипс, ангидрит және галит жиі мономинералды жыныстарды құрады.
Галогенді жыныстарды олардың құрамына қарай үш топқа бөледі: а) гипстер және ангидриттер, ә) тасты тұздар, б) калий тұздары. Олардың ішінде кең тарағандары гипстермен ангидриттер, аздап тасты тұздар салыстырмалы түрде, аз және сирек калий тұздары. Егер тұзды қабат тұздар кешенімен қабатталса, онда оның төменгі бөлігі әдетте ангидриттермен (гипстермен) бөлінген, одан жоғары тасты тұздар жатыр және тағы одан жоғары калий тұздары. Бірақта тасты тұздар жиі ангидриттермен, әктастармен, мергельдермен қабаттасып жатады.
Галогендік минералдардан басқа, тұзды жыныстар құрамында әдетте аз мөлшерде бытыраңқы және тегіс жұқа қабатшалы басқада минералдар кіреді. Жиірек кварц түйіршігі, батпақты минералдар, карбонаттар, битумдар кездеседі. Вертикальді кескінде бұл қоспалар біркелкі орналаспаған. Бұл тұзды жыныстарда қабаттылықтың пайда болуына әкеліп соғады.
Тұзды қабаттың құрамына (тұзды формация) терригендік және карбонатты жыныстар қабатшалары кіреді. Бұл қабатшалардың мөлшері және олардың қалыңдығы біршама кең өзгеріп отырады. Мысалы: Иркутск амфитеатр территориясындағы Усальск қабаты қабатталған, А.А. Ивановпен Ю.Ф. Ливицский мен (1960) келсе отырып, тасты тұздың қабатының қалыңдығы бірнеше сантиметрден елу – жетпіс метрге және көбірек доломиттермен, ангидридтермен кезектесе отырып және олардың арасынан өтетін айырмашылықтар сериясы; бума қуаттылығы және осы жыныстардың қабаты 0,5-тен 50-60 метр аралығында өзгереді. Берілген қабаттың тұзға қану коэффиценті орта есеппен 60-65%-ға жақын. Ал осы аудандағы бельск қабатының тұзға қану коэффиценті 52-54%-ға жетеді. Березовск ойпаты ауданында тас тұздар қабатының қалыңдығы 5-6 метрден 30-35 метр аралығында өзгереді. Припятск қолатында тұзға қану коэффиценті 40-50%-дан 70-80%-ға дейін өзгереді./17/
1.1.2. Тұзды жыныстардың пайда болу жағдайы.
Табиғи минералды тұздардың кен орны белгілі және адамдар көптеген жүз жылдар бойы пайдаланып келген. Мысалы: Автриядағы Халяйнск тұзды тауынан тұзды ерте тарихи уақытта өндірген (W. Medwenitsch, 1958). Закарпатьедегі Солотвинское тұзды кен орны Римдік империя кезінде өндірілген, ал Батыс Карпат алды алдындағы Величка кен орны (Поляк Халық Республикасы) – Х-ғасырда (A. Dlugosz, 1958), осы ауданда Бохнянск кен орны ХІІІ-ғасырда жұмыс істеген (Poborski, 1952). Бірақ бірінші ғылыми талпыныстар табиғи минералды тұздар кен орындарын тек ХІХ-ғасырда пайдаланғанын түсіндіреді. Нәтижесі мәліметтер тұзды кен орындардың шығу тегі ретінде қызмет етті, бір жағынан тұзды кен орындардың морфологиясы және оған жататын қабаттардың сипаты және екінші жағынан қазіргі қабат құрудың жағдайлары болды. Осыған сәйкес тұздардың кен орындарының әртүрлі концепциялары пайда болды. Соңғысы үш топқа бөлінуі мүмкін, тұзды құруды жанартаулық іс-әрекетпен табиғи тұзды су қоймаларына тұздың шөгінділермен түсуінен және континенттегі құрғақ шөлді климатпен сәйкестендіреді./16/
Жанартаулық гипотезаға сәйкес, ХІХ-ғасырда әртүрлі варианттар ілгері жылжыды, тұздың құрылуы осы немесе басқа пішінде жанартаулық іс-әрекетпен байланысты болды. Мысалы: Орнерод 1842 жылы бір ой айтты, онда тұздардың бастауы болып ағылшындардың тұзды кен орындарында жанартаулар табылды, болса да кен орындарының пайда болуы тұздардың сұйық ортаға түсу жолымен өтті деген (Fr. Lotze, 1957); Томас 1860 жылы оңтүстік Луизианада (АҚШ) тұзды кен орындарнының пайда болуы тұздардың теңіз суына түсуі одан жанартаулық ыстық арқылы булануы туралы болжам айтқан (E. De Golyer, 1918); Мидлемисс (C. S. Middleviss, 1891) Пакистандағы тұзды дөңнің тұзды жыныстары жанартаулық интрузия нәтижесінде пайда болды деп есептеген. Ол тереңде жатқан магма тұз бөледі,белгілі жағдайда оның жыныстарын қолдануы мүмкін деп болжаған, ол тұзды массивті ерекше бір жанартаудық іс-әрекеті ретінде қарастырады. Өзіндік гипотеза Войтиштиде айтқан (I. P. Vjitesti, 1921) ол тұзды жер бетіне шыққан қатты жер қабығы деген, ол атмосферада 700-8000-та болды деп есептеген. Судың конденсациясында хлоридтер бөлініп қалған, жоғарғы температура мен қысымда олар жер бетінің қабығы ретінде қалды. Дегенмен жер қабығының температурасы жоғары болған, су буланып кеткен, ал тұз жер бетінде қалып қойған.
Шөл жағдайында тұзды кен орындарының гипотезасын Вальтер (F.Walther 1903, 1908) ұсынды. Өзінің саяхаты кезіндегі мәліметтерге сүйене отырып мынандай қорытындыға келді, тұздың құрылуы негізінен шөл территориялармен байланысты, онда ағындар жоқтығымен сипатталады. Тұздардың қайнар көздері теңіз сулары болып табылады, өйткені олар таужыныстарын ылғалдап және тұздап өтеді. Жер құрлық болған кезде тұз атмосфералық жауын-шашынмекн шайылып кетеді, едеуір төмен учаскелерде жиналып ол жэерде кендер түрінде аккумуляцияланады.
Галогенді жыныстардың теңіздік шығу тегі жайлы концепцияны алғаш болып құрған Оксениус (C. Ochsenius, 1877) болды. Ол барлар теориясы деген атауға ие болды. Тұздардың құрылуы, осы теорияға сәйкес бөлшектенген теңіз басейінінің бір бөлігі құмды қайраңмен, судың булануымен және тұздардың шөгінділерге түсу жолымен өтеді. Бастапқы кезеңде құралған лагуна негізгі бассейінде бірнеше хабарларды сақтайды, соның себептерінен оған жаңа тұзды сулар үлесі түседі және сонымен тұздардың мөлшерін көбейтеді. Соңғы кезеңде негізгі бассейіндегі қарым-қатынастар тоқтайды, лагунада толық судың булануы жүреді және тұз құралу циклы бітеді. Бұл процесстің қазіргі аналогы сапасында Қара –Бұғаз-Көл шығанағында тұздың құралу жағдайлары өтті.
Геология бойынша жинақталған жаңа фактілерге негізделген материалдар жер шарындағы әртүрлі аудандардағы тұз кен орындары және кейінгі зерттеулер тұз түзуші жағдайда құйылған, қанша болмасын барлық тұз өндіретін кен орындар олардың су қоймаларының құрғау нәтижесінде пайда болды. Тұзды минералдар (хлоридтер мен сульфаттар) табиғатта жанартаулық шығу тегі жағынан сирек кездеседі және біршама кешірек мөлшерде. Жанартаулық үрдіс әрекетінен бөлінген тұздың біраз бөлігі ерітінді күйінде теңіз аңғарларына апарылады.
Бірақ бірнеше тұзды формациялардың құрылуын теңіз бассейіндері мен байланыстыру қиын. Мысалы: осындай тұзды қабаттар Шу, Нарын, Кетмель-Тюбинск және Ферғана ойпаттарында белгіглі. Тұзды кендердің түзілуі таужынстарынан тұз ерітіндісін айыруда сілтілер әрқашан ең болмаса 1%-ке дейін болады және олардың ерітінді оларды ойпаттарға жинайды, мұнда бұл сулар құрғақ климат жағдайында буланып, кристалдарға айналады және біртіндеп олар аккумуляциялық тұздар болады (С.С. Щульц, 1948; М.Н. Гримм, 1951, 1953). Мұндай кен орындар табиғатта сирек кездеседі, А.А. Иванов бұл жергілікті су қоймалары ірі континенталді тұзды бассейінмен қосылған деген.
Оксениус концепциясы бойынша теңіздік гологендік жыныстардың шығу тегі Брансонның (E.B. Branson, 1915), Крулдің (O. Krull, 1927), Борхерттің (H. Borchert, 1940) және т.б. жұмыстарында ары қарай дамуға ие болды. Оксениустың түсінігі галогенді шөгінділердің пайда болуына аз ғана қолайлы жағдай туғызды. Осының орнына мынандай болжам келді, яғни тұздардың пайда болуы барлық аңғарларда өтті, олардың дүние жүзі мұхиттарымен байланысы болады. Тұздардың осы аңғарларда пайда болуына қажетті жағдайды тұщы судың келуі мен булануы болып табылады. Қазір бұл бассейіндердің үйлесімділігі болып Қара және Азов теңіздері болар еді, егер олар мейлінше құрғақ климат зонасында орналасса.
Дегенмен қазіргі аңғарлардың ұқсастығы мынада, оларда кезінде тұздар түзілген орын болып теңіздік суқоймалары саналады, тұз түзілу процесін теңіз суларының тұзды құрамы деуге болады.
Теңіз суларында элементтер 30 элементтен асады, бірақ олардың көбі өте аз концентратты. Тек металдың иондары Na, Mg, Ca, K және теріс иондар Br, Cl, SO4, CO3 біршама көп мөлшерде. Мысалы: 1л судағы ерітінділердің грамм бойынша мөлшері:
Хлорлы натрий 27,21
Хлорлы магний 3,81
Магний сульфаты 1,66
Кальций сульфаты 1,26
Калий сульфаты 0,86
Кальций көмірқышқылы 0,12
Магний бромиді 0,08
Тұздардың шөгінділерге түсуі ерітінділердің осы немесе басқа тұздарға қанығу жағдайымен өтеді. Соңғысы бізге белгілі болғандай температура мен қысым, сонымен қатар түрі және тұз ерітінділерінің мөлшері функциялары болып табылады. Бұл факторлардан табиғатта басты рольді тұз ерітінділерінің концентрациясының көбеюімен судың булануы атқарады.
Кристолизациямен осы немесе басқа тұздардың шөгінділерге оның концентрациясы қанығу кезінен басталады. Егер ерітіндіде бір уақытта бірнеше тұздар болса, онда олардың кристализациясы ретпен жүреді, алдымен олар ериді сосын кристалдану процесі жүреді. (ең алдымен CaCO3 және CaSO4, сосын NaCl және ең соңында K2SO4, K2MgSO4 тұздары).
Борхермен келіссек егер теңіз суына қарағанда тұз концентрациясы суда 2 есе көп болмаса, онда шөгінділерге тек қана кальцит пен доломит түседі. Суда тұздардың концентрациясының мөлшері 12-ге дейін болса, онда гипс пайда болады, тасты тұздардың концентрациясы ерітіндіде 12,1 есе бастапқы теңіз суларының тұзды концентрациясынан көп болған жағдайда ғана жүреді, шөгінділерге калий тұздарының түсуі бастапқы су концентрациясында 63,6 есеге көбейтеді.
Тұздардың кристалдануы сарамандық жағдайда ғана анықталады. Ол жалпы айтқанда, деректерге негізделген геологиялық материалдармен дәлелденеді. Мысалы: Батыс Орал тауында төменде батпақты-ангидритті қабат, жоғарылау тұзды, одан жоғары калий тұздары жатыр./10/
Қазіргі уақытта тұзды қабаттардың құрылу процесін зерттеушілер екі сатыға бөледі; олар: жалғасу мен дайындық және тұз түзілудің салыстырмалы қысқа сатысы. Дайындалу сатысы уақытында аңғар суының минералдануы біртіндеп көбейеді және тұзды қабаттың батпақты-корбонатты бөлігінің пайда болуы. Екінші сатыда жүйелік бөліну мен галогендік минералдардың кристалдануы басталады. Тұзды жыныстардың элементарлы қабаты жылдық тұздар деп саналады. Дегенмен бұл процесс су аңғарларының қысқару түрінде жүрсе, онда тұздың құрылу кезеңі жер қабығының даму кезеңімен тығыз байланысты. Бұл концепция Н.М. Страхов бойынша нақты дәлелденді. Бұрынғы КСРО-ның галогендік формациясын зерттеуде, А.А. Иванов пен Ю.Ф. Левицкий (1960) 102 тұзды формацияларды тапты./17/
1.1.3. Тұзды тектоника пішіндерінің қалыптасуы.
Барлық шөгінді формациялар бүкіл тарихта азды-көпті маңызды тектоникалық дислокациялардан өтті. Шөгінді қабаттың дислокациясының негізгі ерекшелігі, өзінің қабатында тұз қабатының болуы, олардың дисгормониясы болып табылады, яғни тұз астында, тұзда, тұз үстіндегі жекелеген кескін бөліктеріндегі геометриялық пішіндердің бірдей болмауы. Бұл дисгормониялылық тұздарды үш қабатқа бөлінуіне әкелді – тұз үсті, тұзды, тұз асты. Егер кескінде галогендік жыныстың екі қабаты болса, онда мынадай орын алады, мысалы, Днепр-Донецск ойпатының оңтүстік шығыс бөлігі девондық, пермдік тұзды формация тараса, онда оларды бес қабатқа яғни – тұз асты, екі тұзды, тұзаралық және тұз үсті болып бөлінеді./7/
Құрылымдық пішіндердің жиынтығы, тұзды жыныстардың дислокациясынан пайда болған, сонымен қатар бұл дислокациялардың процестері кәдімгі тұзды тектоникаға ие. Дегенмен бұл терминді сәтті деп мойындауға болмайды, бірақ ол отандық және шетелдік геологиялық әдебиеттерге нақты түрде бекініп алды, енді оны басқамен ауыстыру мүмкін емес. Солармен бірге осы күнге дейін бір жалпы анықтамалар жоқ. “Словарь геологий нефти” сөздігінде тұзды тектоника “күмбезді геологиялық құрылымдар пішіндері” ретінде болады, олар тұз массалары қабаттарының көтерілуімен және қысыммен байланысты. Бұл анықтамалар тұзды құрылымдардың морфологиялық еркешеліктері және шығу тегі туралы қақтығыстар қатарына жатады. Олар негізінен қандайда болмасын бір көзқарасты суреттейді және олар жан-жақты болып есептелінбейді.
Қазіргі зерттеулер кезеңінде қарастырылып отырған тұзды тектоника біздің пікіріміз бойынша анықталуы тиіс, яғни морфологиялық құрылыс ерекшеліктерімен тұзды жыныстардың дислокациясы және басқалардың құрылымды болжаудағы пікірі емес. Бұл жоспарда дислокацияның жалпы ерекшелігі мен сипаты тұзды формациямен байланысты, оларды дислокациялылық деп есептеуге болады. Ал қалған белгілері дәрежелі немесе сапалық сипат емес мөлшерлік сипат болып табылады. Осыған сейкес тұз асты тектониканың шөгінді қабаттарын дисгормониялық дислокация деп түсінуге болады, олардың құрамындағы тасты тұз және т.б. тұздарды осы дислокациялық процестермен байланыстыруға болады. Басқа сөзбен айтқанда тұзды тектоникаларды үйлесімсіз қатпардың бір түрі ретінде қарастыруға болады.
Шөгінді қабаттың үйлесімсіз дислокациясы галогенді жыныстардың алғашқы қабаттарының өзгеруімен (үлкеюі немесе кішіреюі) байланысты. Бұл тұздардың бір жерден ығыстырылып екінші жерге өтуі. Көбіне тектоникалық пішіндер көрінісі осындай қозғалыс кезінде байқалады, олар тұзды қабаттардың желмен үрлеп толтыру болып табылады. Тұздар одан әрі қарай көп жағдайда бөлшектеніп немесе бүтіндей жоғары жатқан кешен түрінде ағып, дамып отырады.
Ескеретін бір жәйт, егер осы уақытқа дейін тұз үсті шөгінділердің сейсмикалық оқу әдісін салыстырмалы түрде жақсы меңгерсе, онда төменгі тұзды қабаттарындағы барлау жұмысы тек Каспий маңы ойпатының, Припятск қолатының, Солтүстік герман ойпатының бірнеше аудандарында өтті. Геологиялық интерпретация нәтижесі бұл жұмыстарда біршама қиындау. Тұзды қабаттың ішкі деформациясын оқуға тек шахталық өндірістерде үзілмейтін жұқа қабат жолымен ғана болады. Біркелкі құрлымдық түзілу жеке тұз қабаттары үшін берілген ұңғыманы барлау мақсатында бұрғылау және барлаудың геофизикалық әдістерінің материалдары бойынша жасау мүмкін емес./8/
1.1.4. Тұз асты құрлымдық қабатының қалыптасуы.
Үлкен тереңдіктегі тұз асты қабаты және жоғары жатқан шөгінділердің дислокациялық дисгормониясы туралы және тұз асты құрылымдық қабаттардың тұзды күмбезді облыстары туралы мәліметтер біршама мардымсыз және олар соншалықты бағалы емес. Бір облыс бойынша барлау мақсатында бұрғылау мәліметтері қатарына тек геофизикалық зерттеулер жатады, олар басқалары бойынша әртүрлі геологиялық интерпретацияны жиі кіргізіп отырады. Кейде тұз асты шөгінділерінің тектоникалық ерекшеліктері бойынша тұз үсті жыныс кешендерінің тектоникалық сипатын жанама түрде салыстыруға болады.
Бүгінгі күнде Каспий маңы ойпатының, Лена-Ангар синеклизасының, Орал алды қолатының, Орыс платформасының шығыс беткейінің, Днепр-Донецк ойпатының, Припять қолатының, Загросс алды қолатының және басқа аудандардың тұз асты құрылымдық қабаттарының бар болуы туралы мәліметтер бар.
Каспий маңы ойпаты өз алдына терең шөккен Орыс платформасының оңтүстік-шығыс бөлігі болып табылады. Солтүстік пен батыста ірі Жадовск және Волгоградск ойыстары бар. Оның шығысында қатпарлы Орал және онымен жалғасқан Орал алды қолаты жатыр. Ал оңтүстігінде көп мөлшерде қырқалы субендік бойынша герцинидтер Донбасстан Каспий теңізіне дейінгі аралықты алып жатыр./8/
Бұл жерде астыңғы тұзды шөгінділер зерттелмеді десе болады. Мұнда ұңғыма максимальдық тереңдікте артин ярустық жыныстарды шығарды, ол...............