2. Стратиграфия

Весь комплекс пород, слагающих Западно-Сибирскую плиту, по условиям залегания, составу и степени метаморфизма подразделяется большинством исследователей на три структурных этажа: первый (ниж­ний) — собственно фундамент, в состав которого входят тектонические элементы, прошедшие геосинклинальный цикл развития, второй — про­межуточный (парагеосинклинальный) этаж и третий — платформенный этаж, по отношению к которому образования первого и второго струк­турного этажей служат складчатым основанием — фундаментом.

Первый структурный этаж сложен разнообразными оса­дочными и вулканогенными геосинклинальными докембрийскими и палеозойскими образованиями, смятыми в сложные складки с крутыми углами падения, сильнометаморфизованными и прорванными много­численными разнообразными интрузиями. В его составе выделяются архейские и раннепротерозойские, байкальские, салаирские, каледон­ские и герцинские зоны консолидации, которые формируют шесть основных складчатых систем, отли­чающихся друг от друга морфологией, составом и историей развития: Уральскую, Центрально-Западносибирскую, Таймырскую (поздние герциниды), Центрально-Казахстанскую (каледониды, ранние герциниды), Алтае-Саянскую (салаириды, каледониды и ранние герциниды) и Енисейско-Туруханскую перикратонную зону (преимущественно байклиды). Кроме того выделяются Уват-Ханты-Мансийский и Рубцовско-Барнаульский срединные массивы, а также более молодые Колтогорско-Уренгойский и ряд других грабен-рифтов триасового возраста, которые пересекают различные структурные зоны.

Второй структурный этаж складчатого основания плиты, соответствующий парагеосинклинальной стадии развития территории, представлен слабо дислоцированными (углы падения 10—40°, местами до 50°) и метаморфизованными осадочными и вулканогенно-осадочными породами палеозойского и нижнемезозойского возраста (в зонах байкальской складчатости — это в основном кембрийские и силурий­ские отложения, в пределах каледонид — девонские и нижнекаменно­угольные, в зонах поздних герцинид — триасовые образования). Толщи этого этажа не имеют сплошного распростране­ния. Они обычно выполняют впадины геосинклинального структурного этажа и залегают на формациях, его слагающих, с резким угловым и стратиграфическим несогласием. Мощность отложений второго струк­турного этажа изменяется от первых сотен метров до 2—6 км.

Породы первого и второго структурных этажей практически во всех районах Западно-Сибирской плиты залегают на значительной глубине (от первых сотен метров близ границ плиты до 3—3,5 км в ее центре и 4—5 км и более на севере)'. Поэтому в зону активного влия­ния даже самых крупных наземных инженерных сооружений вовле­чены не будут. Однако, несмотря на большие глубины залегания, тек­тоническое строение фундамента, возраст стабилизации различных зон и особенности их развития на стадии молодой платформы оказали огромное влияние на формирование мезокайнозойского осадочного чехла, а иногда и современного рельефа.

Третий структурный этаж, отвечающий платформенной стадии развития территории плиты, представлен мощной толщей оса­дочных, преимущественно терригенных отложений юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем. Эти отложения вы­полняют огромную блюдообразную впадину и залегают с перерывом и резким угловым несогласием на породах первого или второго струк­турного этажей. Они совершенно неметаморфизованы, залегают очень полого, почти горизонтально и лишь на крыльях локальных структур углы наклона пластов достигают 10—15°, редко более (например, иногда до 20—40° в Приуральской полосе). Мощность платформенного чехла закономерно увеличивается от первых десятков и сотен метров в непосредственной близости к бортам плиты до 2—3 км в централь ной части и 4—5 км (по некоторым данным и более) в северных районах.

В составе платформенного структурного этажа многие исследова­тели выделяют структурные ярусы. В составе осадочного чехла плиты обособляются два структурных яруса. Нижний из них сложен мощной толщей мезозойских и раннекайнозойских отложений, а верхний, неотектонический, — более молодыми кайнозойскими образованиями, которые залегают в виде почти горизонтального покрова. Каждый из этих ярусов состоит из не­скольких подъярусов, или тектоно-седиментационных циклов, сложенных различными осадочными, преимущественно терригенными формациями.

Юрская система

Нижний и средний отделы

Породы зале­гают в основании осадочного чехла плиты, представлены толщей континентальных светло-се­рых, зеленовато-серых, местами черных или буровато-серых гидрослю­дистых и каолинит-гидрослюдистых глин и аргиллитов с прослоями плохо окатанных полимиктов крупнозернистых песков, песчаников, гравелитов и конгломератов. В породах всех типов содержится большая примесь углефицированных растительных остатков, прослоев и пластов бурых углей мощностью до 5—6 и даже 8—10 м. В крайних северо-восточных районах плиты в разрезе нижне-среднеюрских отложений установлены пачки черных и темно-серых морских аргиллитов и алевролитов полимиктового состава, которые, скорее всего, входят в состав терригенно-глинистой полимиктовой формации.

Отложения нижнеюрского тектоно-седиментационного комплекса залегают в подавляющем большинстве районов Западно-Сибирской плиты на значительной глубине (от первых сотен метров до 3—4 км). Лишь в северных районах Зауралья (верховья рек бассейна р. Сев. Сосьвы) и крайних юго-восточных районов плиты (верховья рек бас­сейна р. Кемчуга, левые притоки р. Енисея и др.) они залегают неглу­боко или даже обнажаются в естественных разрезах.

Верхний отдел

В нижней части залегает толща глинистых и алевролито-глинистых пород, относящихся к келловейскому ярусу. Их перекрывает песчано-алевролитовая толща с богатым комплексом морской фауны, имеющая возраст кимеридж-оксфорд и общую мощность до 150 м. Выше залегают преимущественно глинистые образования нормального морского бассейна, содержание в большом количестве морскую фауну. К этим отложениям также относится глинисто-сапропелево-кремнистая толща баженовской свиты. Общая мощность верхнеюрских отложений составляет до 350 м.

Меловая система

Нижний отдел

В нижней части разреза залегает алеврито-песчаная толща, содержащая 2-3 пачки глин. На западе плиты она фациально замещается глинистой толщей фроловской свиты. Породы этого возраста обогащены морской стено- и эвригалийной фауной, флора. Возраст толщи готерив-баррем, мощность порядка 500-600 м.

Эти отложения перекрываются глинистой и глинисто-алевритовой толщей, которая в бортовых частях опесчанивается. Возраст глинистой толщи – апт, а средняя мощность – 200 м.

Выше залегает альбский ярус, представленный песчаной и алеврито-песчаной толщей с содержанием континентальной, лагунно-континентальной и лагунно-морской фауной, мощностью от 100 до 500 м.

Верхний отдел

В нижней части залегают породы сеноманского яруса, представленные алеврито-песчаной толщей, в средней части разреза залегает мощная, неповсеместно развитая глинистая толща, содержащая флору, остатки эвригалийной фауны. Общая мощность сеноманских отложений – до 500-600 м.

Выше по разрезу залегают породы турон-датского возраста. Представлены они глинистой и алеврито-глинистой толщей, содержащей богатые и разнообразные комплексы морской фауны, флору диатомовых. В верхах встречаются опоковые глины и опоки, диатомиты и диатомовые глины, каолиновые глины. Общая мощность турон-датских отложений до 1200-1400 м.

Палеогеновая система

В состав отложений входят породы палеоценового, эоценового и олигоценового отделов, общей мощностью до 500 м.

Породы представлены достаточно мощной толщей преимущественно морских кремнистых, глинисто-кремнистых, глинистых, терригенно-глауконитовых, карбонатно-глинистых отложений. Они сформировались в усло­виях теплого влажного климата в обстановке слабой тектонической активности территории (медленные опускания плиты и малая актив­ность структурообразующих движений) и значительного выравнивания рельефа в пределах плиты и окружающих складчатых сооружений. В связи с этим в толще широко развиты химико-биогенные образова­ния, а терригенная составляющая пород характеризуется высокой дис­персностью.

В составе этого тектоно-седиментационного комплекса выделяются следующие формации морских отложений: терригенно-глауконитовая, кремнистая, терригенно-олигомиктовая глинистая и карбонатно-глинистая.

Неогеновая система

К породам этой системы относятся пески и глины аллювиально-озерного генезиса, линзы бурого угля, имеющие возраст миоценовго-плиоценового отделов. Общая мощность отложений 50-200 м.

Четвертичная система

Породы сформировались в обстановке резкого усиления тектонических дви­жений, дальнейшей перестройки структурного плана, значительного похолодания климата и связанных с ним неоднократных оледенений, охвативших значительную часть территории плиты и прилегающие районы Урала и Сибирской платформы. В этих условиях образовался повсеместно распространенный, во многих районах мощный (до 200—300 м на севере) сложно построенный комплекс морских и континентальных терригенных отложений, которые характеризуются резко выраженным полидисперсным и полимиктовым составом и повы­шенным содержанием неустойчивых минералов (полевых шпатов, пироксенов, амфиболов и др.). В составе этого комплекса развиты различные типы пород: от гравелитов и галечников до тяжелых глин и торфов разного типа и разной степени разложения и зольности. Весь комплекс этих образований слагает терригенно-полимиктовую сероцветную формацию, в составе которой целесооб­разно выделить две субформации: субформацию морских терригенных четвертичных отложений и субформацию континентальных тер­ригенных верхнеплиоцен-четвертичных отложений. Последняя вклю­чает три подформации: подформацию терригенных преимущест­венно озерно-аллювиальных верхнеплиоцен-четвертичных отложений, подформацию терригенных ледниковых четвертичных отложений и подформацию позднечетвертичных терригенных преимущественно аллювиальных и озерно-аллювиальных отложений.

Субформация континентальных терригенных верхнеплиоцен-четвертичных отложений развита чрезвычайно широко. Наиболее древняя и мощная из ее составляющих – подформация терригенных преимущественно озерно-аллювиальных верхнеплиоцен-четвертичных отложений представляет собой сложно построенный комплекс озерно-аллювиальных, озерных, аллювиальных, а местами и субаэральных отложений, развитый в основном к югу от широтного течения р. Оби.

В самых южных районах плиты (внеледниковая зона) разрез рассматриваемой подформации представлен верхнеплиоцен-среднечетвертичными (местами верхнечетвертичными) отложениями. Он начинается верхнеплиоценовыми отложениями кочковской свиты и ее возрастных аналогов, резко отличающихся от более древних пород. В основании этой толщи залегают аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения слабо выраженных ложбин и речных долин, представленные различными по дисперсности песками мощностью от 1-3 до 10-25 м, содержащими гравий и гальку. Выше залегает комп­лекс плиоцен-нижнечетвертичных озерных и озерно-аллювиальных отложений кочковской, федосовской, сладководской, смирновской свит и их возрастных аналогов. Они представлены суглинками и глинами серой и серо-бурой окраски, часто пылеватыми, в верхней час­ти лессовидными, содержащими местами тонкие прослои песков. Для толщи характерно наличие карбонатных стяжений, растительных остат­ков, разводов и пятен вивианита, линз торфа. Мощность этих отложе­ний, очень широко развитых на юге плиты, изменяется от 5—10 м в пределах Обь-Енисейского междуречья и Васюганской гряды до 40—50 м и более в пределах новейших впадин.

На территории, примыкающей к Алтаю, в ранне-среднечетвертичное в усло­виях пульсирующего прогибания происходило формирование сложного комплекса озерно-аллювиальных и субаэральных отложений краснодубровской свиты. Они представлены мощной (до 100—120 м) толщей лессовидных суглинков с прослоями супесей и тонкими линзами песков (в нижней части разреза), с многочислен­ными горизонтами погребенных почв. В самых южных районах плиты и Павлодарском Прииртышье в аналогичных условиях формировались отложения сладководскои свиты, представленные лессовидными суг­линками, супесями и песками.

В районах, примыкающих к речным долинам, широко развиты аллювиальные отложения тобольской и монастырской свит, сложенные песками, гравелитами и галечниками (последние широко развиты в Бийско-Барнаульской впадине). В пределах северной части Чановской впадины в среднечетвертичное время сформировались ал­лювиальные и озерно-аллювиальные отложения чановской свиты, представленные мелкозернистыми и пылеватыми песками и супесями, перекрытыми суглинками, часто облессованными (до глубины 4—6 м). Мощность этих образований обычно составляет 10—20 м, хотя местами достигает и 30 м. В более южных районах (Кулундинская впадина) широко распространены аллювиальные, преимущественно супесчано-песчаные отложения кулундинской свиты мощностью до 20 м.

В этих же районах развиты средне-верхнечетвертичные аллюви­альные, озерно-аллювиальные, местами озерные отложения касмалинской и карасукской свит мощностью от 5—10 до 30—40 м. Они пред­ставлены толщей переслаивания суглинков, песков, супесей и глин, карбонатных, часто засоленных. Местами разрез свит венчается лессо­видными породами.

В приледниковой зоне Западно-Сибирской плиты в основании раз­реза этой подформации в долине р. Оби залегают аллювиальные сред­не-, местами крупнозернистые пески с гравием и галькой. Они пере­крыты озерно-аллювиальными и озерными сизыми суглинками, глинами и супесями, содержащими линзы торфа и растительного детрита (семейкинская свита и ее аналоги). Выше залегает мощная (до 25 м) пачка аллювиальных косослоистых песков, содержащих прослои и линзы сизых супесей и суглинков и растительного детрита и торфа (тобольская свита). Вверх по разрезу пески обогащаются пылеватыми и глинистыми фракциями и постепенно замещаются комплексом озер­но-аллювиальных, местами озерных отложений бахтинского надгоризонта. Они представлены пылеватыми суглинками и супесями, содержащими прослои и линзы песков, погребенных почв и торфяников. В южных районах зоны и на хорошо дренированных участках в северной и центральной частях эти породы в значительной степени облессованы и имеют лессовый облик. Все эти породы слагают обширнейшие плоские или в разной степени расчлененные озерно-аллювиальные междуречные (водораздельные) равнины.

Подформация терригенных ледниковых четвер­тичных отложений сложена весьма специфическим комплексом ледниковых и водно-ледниковых отложений (шайтанская, самаровская, тазовская, устьляпинская и зырянская свиты) и разделяющих их, обычно маломощных межледниковых отложений. Ледниковые образо­вания представлены серыми и серо-бурыми неотсортированными, обычно сильнопесчанистыми супесями и суглинками, содержащими прослои песков и различное количество гравия, гальки и валунов, общее содержание которых увеличивается в западных (Приуральских) и восточных (Приенисейских) районах плиты. Флювиогляциальные отложения в центральных районах плиты представлены песками сред­не-, мелко- и тонкозернистыми, обычно содержащими небольшое ко­личество гравиино-галечникового материала. В западных и восточных районах также развиты более грубые пески (крупно- и грубозерни­стые), степень насыщенности их грубообломочным материалом суще­ственно возрастает, часто отмечаются прослои гравийно-галечниковых пород. Общая мощность отложений достигает 150—200 м.

Средне- и верхнечетвертичные отложения этой подформации сла­гают обширные по площади ледниковые и водно-ледниковые плоские и холмистые равнины. Наибольшее развитие имеют среднечетвертичные отложения; верхнечетвертичные (зырянские) ледниковые и водно-ледниковые образования развиты лишь в крайних северо-западных и северо-восточных районах плиты.

Подформация терригенных преимущественно аллювиальных и озерно-аллювиальных позднечетвертичных отложений, сформировавшихся в период сущест­венного оживления тектонической активности, выразившегося в общем поднятии территории и резком сокращении площади аккумуляции, представлена супесями, суглинками, различными по дисперсности пес­ками, содержащими в окраинных районах плиты гравийно-галечниковые включения, а часто и их линзы и прослои. В большинстве районов преобладают песчаные породы, дисперсность которых возрастает вниз по течению реки и вверх по разрезу. Супеси и суглинки, как правило, слагают верхнюю часть разреза комплексов; на дренированных участ­ках в центральных районах и в южной части плиты они часто суще­ственно облессованы и имеют лессовый габитус. Все эти отложения слагают аккумулятивную часть разреза надпойменных террас (пер­вой — четвертой на севере и первой — третьей на юге) и поймы и пространственно приурочены к современным речным долинам, ширина которых достигает десятки километров.

Субформация морских терригенных четвертичных отложений представлена мощной (до 250—350 м) толщей серых и сизо-серых глин, суглинков, супесей и песков различной дисперсности, содержащих включения грубообломочного материала. В разрезе нижне-среднечетвертичных отложений мощные пачки (до 50—200 м) морских и ледниково-морских валунносодержащих толщ (полуйская и салехардская, свиты запада, баихинская, сачуговская и другие свиты востока севера плиты) переслаиваются с тонкоотмученными безвалунными породами (казымская свита и ее аналоги). Верхнечетвертичные морские отло­жения в нижней и средней части разреза представлены преимуще­ственно монтмориллонитово-гидрослюдистыми супесчано-суглинистыми и глинистыми породами, а верхняя — регрессивная пачка — мелкими и пылеватыми кварцевыми и кварцево-полевошпатовыми песками (их мощность обычно составляет 5—10 м). Лагунно-морские образования, развитые по берегам Обской, Тазовской и Гыданской губ, сложены в основном мелкими пылеватыми песками и супесями.

Морские и лагунно-морские отложения развиты к северу от Си­бирских увалов. Они слагают «ступенчатые» равнины севера, плиты и имеют важное инженерно-геологическое значение.

Таким образом, в разрезе платформенного чехла Западно-Сибир­ской плиты обособляется большое число тектоно-седиментационных комплексов и геологических формаций. Наиболее важное значение с инженерно-геологической точки зрения среди них имеют отложения верхнемелового-палеогенового, олигоцен-неогенового и особенно верхнеплиоцен-четвертичного тектоно-седиментационных комплексов, поро­ды которых характеризуются невысокой степенью литификации и сла­гают верхнюю часть разреза плиты. Более древние отложения могут представить интерес лишь в прибортовых районах плиты.