Вплив Петрівсько-Кремінського глибинного розлому на міграцію флюїдів в породах Святогірської брахіантикліналі
Анотація
Досліджено вплив Петрівсько-Кремінського глибинного розлому та його апофіз на формування системи гідрогеохімічних і термогідрогеодинамічних процесів у межах Святогірської брахіантикліналі (Кам’янська площа) Дніпровсько-Донецького авлакогену. Розломні розривні структури визначені як ключові канали вертикальної міграції флюїдів і теплових потоків з глибинних шарів земної кори та мантії. Ця динамічна система призводить до формування зон, що характеризуються вираженими гідрогеохімічними інверсіями, про що свідчить значне збагачення підземних вод ендогенними компонентами, зокрема гелієм, радоном, аргоном і вуглекислим газом (CO2). У досліджуваних водоносних горизонтах зафіксовано термогідродинамічні аномалії з підвищеними температурами в діапазоні від 23°C до 27°C (при фонових 10°C до 12°C). Такі аномалії стимулюють розвиток конвективних процесів, що своєю чергою пришвидшують катагенетичні та метагенетичні перетворення всього розрізу порід. Ці процеси зумовлюють вторинні літологічні зміни, які проявляються у вигляді цементації умовного порово-тріщинного простору в породах-колекторах, зокрема через перевідкладення карбонатної маси, перенесеної внаслідок взаємодії з агресивним СО2 із нижчезалягаючих горизонтів. Зони розвантаження, представлені порово-тріщинуватим простором уздовж зони глибинного розлому та його апофіз, виконують роль каналів для висхідної міграції розігрітих флюїдальних мас. Це порушує тривіальний тепловий градієнт і сприяє активізації інтернально-пластових процесів. Крім того, засвідчено, що аномалії вмісту важкого ізотопу вуглецю (δ13C) у підземних водоносних комплексах свідчать про термально-метаморфічне походження та процеси дегазації, що підтверджує ендогенний характер флюїдальних мас. Подібний характер флюїдів чітко простежується вздовж зони глибинного розлому та його диз’юнктивних апофізів. Комбінація термогідрогеодинамічних та гідрогеохімічних інверсій мають сигніфікативний вплив на процеси катагенезу та метагенезу, що простежується у літолого-фаціальному складі пізньокарбонових пісковиків (С3). Кореляція різного роду інверсій та їх систематизація і прив’язка до глибинних розломів і диз’юнктивних тектонічних порушень має важливе значення для розуміння механізмів взаємодії тектонічних структур з гідрогеологічними умовами та можуть бути використані в подальших геологічних дослідженнях і для оцінки ресурсної бази вже з урахуванням флюїдодинамічних параметрів порід-колекторів, що мають систематичний вплив від глибинних розломів і проходять вздовж зони розвантажень.
Завантаження
Посилання
Bartashchuk, O. V., & Suyarko, V. G. (2018). Horizontal displacements of geomasses in continental rift geostructures (on the example of the Dnipro-Donetsk paleorift). Part 1: Structural manifestations of tectonic flow in the basement. V. N. Karazin Kharkiv National University Bulletin, Series "Geology. Geography. Ecology", 49, 10-23. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2018-49-02 [in Ukrainian]
Gavrysh, V. K. (1984). Deep structure and evolution of the Prypiat-Dnipro-Donetsk and Kenyan rifts. In Abstracts of the 27th IGC, Section 07 Tectonics (Vol. 3, pp. 207-208). M.: Nauka.
Bartashchuk, O. (2016). System organization of disjunctive tectonics of the consolidated basement of the Dnipro-Donetsk paleorift. Part 1: Lineaments. KhNU Bulletin, Series "Geology, Geography, Ecology", 45, 14-22. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2016-45-02 [in Ukrainian]
Helgeson, H. C. (1969). Thermodynamics of hydrothermal systems at elevated temperatures and pressures. American Journal of Science, 267, 729-804. https://doi.org/10.2475/ajs.267.7.729
Sukhov, V. V. (2016). Hydrogeological features of the development of suffosion and karst of carbonate rocks on the territory of Sviatohirsk historical and architectural complex [Doctoral dissertation]. Kharkiv. [in Ukrainian]
Belokon, V. G. (1968). Neotectonic movements in Donbas and their connection with structural elements. In Materials on the geology of the Donetsk basin (11-15). M.: Nauka.
Suyarko, V. G., & Havryliuk, O. V. (2014). On the sources of bromine inputs and migration in groundwater (on the example of the Dnipro-Donetsk aulacogen). Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Geology. Geography. Ecology", 41(1128), 70-75. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2014-41-11 [in Ukrainian]
Suyarko, V. G. (2015). Prediction, prospecting and exploration of hydrocarbon deposits: Textbook. Kharkiv: Folio. [in Ukrainian]
Gavrysh, V. K. (1965). The role of deep faults in the formation of structures of the Dnipro-Donetsk depression. Geological Journal, 25(6), 13-21.
Cowie, P. A., & Roberts, G. P. (2001). Tectonic Faults: Causes, Mechanisms and Consequences. Wiley-Blackwell.
Brown, G. C., & Taylor, S. D. (2007). Hydrothermal systems and geochemistry: Fluid migration along faults and the formation of mineral deposits. Earth-Science Reviews, 83(3-4), 145-174. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2007.04.002
Lister, G. S., & Davis, G. H. (1989). The origin of metamorphic core complexes and detachment faults. Journal of Structural Geology, 11(1), 65-94. https://doi.org/10.1016/0191-8141(89)90036-9
Menzies, M., & Cox, M. (2015). The Tectonic Evolution of Continental Rifts. Geological Society Special Publication, 249, 75-101. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2005.249.01.05
Peacock, D. C. P., & Sanderson, D. J. (1991). Displacement Transforms and the Aseismic Faulting Process. Journal of Structural Geology, 13(6), 747-752. https://doi.org/10.1016/0191-8141(91)90033-F
Corti, G., & Bonini, M. (2003). Fault Evolution and Fluid Migration in Continental Rifts: Evidence from the East African Rift. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B11), 2509. https://doi.org/10.1029/2002JB002166
Ingram, M., & Manning, C. (2000). Fluid Flow Along Fault Zones in the San Andreas Fault System. Tectonophysics.
Morrow, C. A., & Knipe, R. J. (2015). Fault-Related Rocks: A Photographic Atlas. Wiley-Blackwell.
Sibson, R. H. (1996). Structural permeability of fluid-driven fault-fracture meshes. Journal of Structural Geology, 18(8), 1031-1042. https://doi.org/10.1016/0191-8141(96)00032-6
Faulkner, D. R., Jackson, C. A.-L., Lunn, R. J., Schlische, R. W., Shipton, Z. K., Wibberley, C. A. J., & Withjack, M. O. (2010). A review of recent developments concerning the structure, mechanics, and fluid flow properties of fault zones. Journal of Structural Geology, 32(11), 1557-1575. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2010.06.009
Miller, S. A., Nur, A., & Olgaard, D. L. (1996). Earthquakes as a coupled shear stress-high pore pressure dynamical system. Geophysical Research Letters, 23(2), 197-200. https://doi.org/10.1029/95GL03691
Scholz, C. H. (2002). The Mechanics of Earthquakes and Faulting (2nd ed.). Cambridge University Press.
Taira, A., Hill, M., Firth, J., Berner, U., Brückmann, W., Byrne, T., ... & Zhang, J. (1992). Sediment deformation and fluid migration in the Nankai Accretionary Prism. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, 131, 88-103. https://doi.org/10.2973/odp.proc.sr.131.131.1992
Tobin, H. J., & Saffer, D. M. (2009). Elevated fluid pressure and extreme mechanical weakness of a plate-boundary fault. Nature, 449(7164), 76-78. https://doi.org/10.1038/nature06064
Wibberley, C. A. J., & Shimamoto, T. (2003). Internal structure and permeability of major fault zones: The outcrop study from the Median Tectonic Line in Mie Prefecture, Southwest Japan. Journal of Structural Geology, 25(1), 59-78. https://doi.org/10.1016/S0191-8141(02)00014-7
Audet, P., & Bürgmann, R. (2014). Possible control of subduction zone slow-earthquake periodicity by silica enrichment. Nature Geoscience, 7, 764-769. https://doi.org/10.1038/ngeo2224
Evans, J. P., & Chester, F. M. (1995). Fluid-rock interaction in faults of the San Andreas system: Inferences from fault rock geochemistry, fault mechanics, and fault-zone structure. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 100(B7), 13007-13020. https://doi.org/10.1029/94JB03189
Sibson, R. H., & Rowland, J. V. (2008). Stress, fluid pressure, and structural permeability in seismogenic crust, North Island, New Zealand. Geophysical Journal International, 172(3), 837-848. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03642.x
Fisher, A. T., & Becker, K. (2000). Channelized fluid flow in oceanic crust reconciles heat-flow and permeability data. Nature, 403(6765), 71-74. https://doi.org/10.1038/47463
Peacock, S. M. (1990). Fluid processes in subduction zones. Science, 248(4953), 329-337. https://doi.org/10.1126/science.248.4953.329
Montési, L. G. J. (2004). Controls on the variation of fault spacing with depth in brittle lithosphere. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109(B4). https://doi.org/10.1029/2003JB002800
Chester, F. M., Evans, J. P., & Biegel, R. L. (1993). Internal structure and weakening mechanisms of the San Andreas Fault. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 98(B1), 771-786. https://doi.org/10.1029/92JB01866
Bickle, M. J., & McKenzie, D. (1987). The transport of heat and matter by fluids during metamorphism. Contributions to Mineralogy and Petrology, 95, 384-392. https://doi.org/10.1007/BF00371705
Borradaile, G. (1988). Magnetic susceptibility, petrofabrics and strain. Tectonophysics, 156(1-2), 1-20. https://doi.org/10.1016/0040-1951(88)90279-X
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
