Еволюція полів палеонапружень і формування кальцитових жил у південно-східній частині Українських Карпат у кайнозойський час

С. Я. Кріль; Ігор Бубняк; Ю.М. Віхоть; Сергій Ціхонь

Мета. Основною метою цієї роботи є дослідження тектонічної еволюції полів палеонапружень і її вплив на формування кальцитових жил і флюїдний потік у південно-східній частині Українських Карпат у кайнозойський час. Об’єкти дослідження – парагенезиси тріщин, дзеркала ковзання і жили в крейдових пісковиках у Чорногірському, Дуклянському, Поркулецькому і Рахівському покривах у південно-східній частині Українських Карпат. Методика. Для реконструкції напружено-деформованого стану використано структурно-парагенетичний і кінематичний методи. Для обробки даних і визначення головних осей полів палеонапружень (σ1, σ2, σ3) використано програми Fabric 8, StereoNett 2.46, Tensor. Дані по дзеркалах ковзання опрацьовано зі застосуванням кінематичного методу з деякими особливостями для Карпатського регіону. Особливу увагу акцентовано на вивченні жил у вмісних породах. Результати. У досліджуваному регіоні ми детально описали і дослідили 16 природних відслонень, понад 850 тріщин, 300 жил і 50 дзеркал ковзання. Детально описано структурні особливості жил і поля палеонапружень, які могли спричинити формування тріщин, що заповнені кальцитом. Не в усіх відслоненнях були виявлені кальцитові жили. Тільки в декількох точках спостереження заміряно статистично достовірну кількість карбонатних жил. Жили складні об’єкти для дослідження. Дуже важливо досліджувати не тільки жили, а й структурні особливості, мінералогію, морфологію, кристалічні мікродефекти, флюїдні включення в мінералах. Наукова новизна. Використовуючи дані про орієнтацію жил і дзеркал ковзання, реконструйовано еволюцію полів палеонапружень у південно-східній частині Українських Карпат протягом кайнозойського часу. Найактивніші тектонічні рухи, деформації і утворення карбонатних жил пов’язані зі зсувними полями палеонапружень. Це зсувні поля палеонапружень є одними з наймолодших, і їхні осі розтягнення орієнтовані в північно-східному – південно-західному і північно-західному – південно-східному напрямках. Кількість кальцитових жил у товщах Дуклянського і Поркулецького покривів набагато більша, ніж у Чорногірському і Рахівському покривах. Майже всі жили простягаються в північно-західному напрямку. Звичайно, давніші тріщини ймовірно були реактивовані та заповнені кальцитом під час активації пізніших режимів розтягнення. Практична цінність. Поля палеонапружень у кінці складчасто-насувного етапу представлені зсувним деформаційним режимом, який був змінений розтягуванням у двох напрямках (орієнтація осей напруженння в південно-східному та південно-західному напрямку). Докладне вивчення жил показало, що їх формування є результатом заповнення вільного простору новоутворених і реактивованих, під впливом пізніших деформаційних режимів, тріщин. Кальцит заповнював сколові та тенсійні тріщини, які були сформовані в результаті дії різних деформаційних режимів, починаючи від складчасто-насувного етапу. Результати дослідження дають змогу зробити висновок, що інтенсивна міграція флюїдів, зокрема вуглеводнів, відбувалася вкінці складчасто-насувного етапу тектонічної еволюції Українських Карпат.

1. Angelier J. Tectonic analysis of fault slip data sets. 1984. J. Geophys. Res. No. 8 (B7). p. 5835–5848.
https://doi.org/10.1029/JB089iB07p05835
2. Bratus M., Lomov S. Umovy mineraloutvorennya ta izotopna pryroda komponentiv flyuyidiv u zhylakh sered osadovykh porid Skladchastykh Karpat [Mineral formation and isotopic nature of fluid components of veins in sedimentary rocks in the Folded Carpathians]. Geolohiya i Geokhimiya goryuchykh kopalyn [Geology and Geochemistry of Combustible Minerals], 1996, Vol. 1–2, pp. 94–95.
3. Ciulavu D., Dinu C., Szakacs A., Dordea D. Neogene kinematics of the Transylvanian basin (Romania). 2000. American Association of Petroleum Geologists. Vol. 84(10). p. 1589–1615.
4. Gintov O. B. Polevaya tektonofizika i ee primenenie pri izuchenii deformatsiy zemnoy kory Ukrainy [Field Tectonophysics and Its Application in Studies of the Earth's Crust Deformation in Ukraine]. Phenix, Kiev, 2005, 572 p.
5. Gintov O. B., Bubniak I. M., Vikhot Yu. M., Murovska¬ya A. V., Nakapelyukh M. V. Evolyutsiya naprya¬zhenno-deformirovannogo sostoyaniya i dinamika Skibovogo pokrova Ukrainskikh Karpat [Strain-deformed state and dynamics of the Skyba nappe of the Ukrainian Carpathians]. Geofizicheskij zhurnal [Geophysical Journal], 2011, issue 33 (5), pp. 17–34.
6. Gintov O. B., Bubniak I. M., Bubniak A. M., Vikhot Yu. M., Mychak S. V., Nakapelyukh M. V. Naprjazhenno-deformirovannoe sostojanie i dinamika allohtonnoj chasti Predkarpatskogo progiba v svjazi s neftegazonosnost'ju (po tektonofizicheskim dannym) [The stress-strain state and the dynamics of allochthon part of the Ukrainian Carpathian foredeep in connection with oil and gas content (by tectonophysical data)] Geofizicheskij zhurnal [Geophysical Journal]. 2013, issue 35 (1), pp. 75–87.
7. Guschenko O. I. Metod kinematicheskogo analiza struktur razrusheniya pri rekonstruktsii poley tektonicheskikh napryazheniy [Method of kine-matic analysis of fracture structures in the reconstruction of tectonic stress fields]. Polya napryazheniy i deformatsiy v litosfere [Stress and strain fields in the lithosphere], 1979, pp. 7–25.
8. Fodor L., Csontos L., Bada G., Györfi I., Benkovics L. Tertiary tectonic evolution of the Pannonian basin system and neighbouring orogens: a new synthesis of paleostress data. 1999. Geological Society. Special Publication. London. Vol. 156. p. 295–334.
9. Faulkner D. R., Jackson C. A. L., Lunn R. J., Schlische R. W., Shipton Z. K., Wibberley C. A. J., Withjack M. O. A review of recent developments concerning the structure, mechanics and ﬂuid ﬂow properties of fault zones. 2010. Journal of Structural Geology. Vol. 32. p. 1557–1575.
https://doi.org/10.1016/j.jsg.2010.06.009
10. Fedoryn Ya. Vulkano-tektonicheskie struktury severo-zapadnoy chasti Marmaroshskogo massiva. Avtoreferat Diss. [Volcanic and tectonic structures of the Northwestern part of the Maramorosh massif. Author's abstract.]. Kyiv, 1981, 27 p.
11. Konon A. Tectonics of the Beskid Wyspowy Mountains (Outer Carpathians, Poland). 2001. Geological Quaterly. Vol. 45(2). p. 179–204.
12. Matenco L., Bertotti G., Dinu C., Cloetingh S. Tertiary tectonic evolution of the external South Carpathians and the adjacent Moesian platform (Romania). 1997. Tectonics. Vol. 16(6). p. 896–911.
https://doi.org/10.1029/97TC01238
13. Matenco L., Bertotti G. Tertiary tectonic evolution of the external East Carpathians (Romania). 2000. Tectonophysics. Vol. 316(3–4). p. 255–286.
14. Matskiv B., Pukach B., Pastukhanova S., Vorobka-nych V. Heolohichna karta dochetvertynnykh utvoren' masshtabu 1:200 000 arkushiv M-35-XXXI (Nadvirna) ta L-35-I (Visheu-de-Sus) [Geological map of the Prequaternary formation, scale 1:200 000 sheets M-35-XXXI (Nadvirna) and L-35-I (Visheu-de-Sus).] Derzhavne pidpry-yemstvo "Zakhidukrheolohiya" [Government Enterprises "Westukrgeology"]. Lviv, 2006.
15. Matviyenko O., Naumko I., Bubniak A., Bubniak I., Popivniak I., Sakhno B., Tsikhon S. Flyuyidnyy rezhym formuvannya zhyl'nykh utvoren' u riznovikovykh vidkladakh ukrayins'koyi chastyny Skladchastykh Karpat [Fluid regime of veins formation in different age sediments of the Ukrainian part of the Carpathians]. Visnyk L'vivs'koho universytetu. Seriya geolohichna [Proceeding of the Lviv University. Geological Series]. 2004, Vol. 18, pp. 239–246.
16. Minissale A. Origin, transport and discharge of CO2 in central Italy. 2004. Earth-Science Reviews. Vol. 66. p. 89–141.
17. Molli G., Cortecci G., Vaselli L., Ottria G., Cortopassi A., Dinelli E., Mussi M., Barbieri M. Fault zone structure and ﬂuid–rock interaction of a high angle normal fault in Carrara marble (NW Tuscany, Italy). 2010. Journal of Structural Geology. Vol. 32. p. 1334-1348.
https://doi.org/10.1016/j.jsg.2009.04.021
18. Nemcok M. Transition from convergence to escape: field evidence from the West Carpathians. 1993. Tectonophysics. Vol. 217(1–2). p. 117–142.
19. Nemcok M., Hok J., Kovac P., Marko F., Coward M.P., Madaras J., Houghton J., Bezak V. Tertiary extension development and extension/compression interplay in the West Carpathians mountain belt. 1998. Tectonophysics. Vol. 290(1–2). p. 137–167.
20. Nemcok M., Pogácsás G., Pospišil L. Activity timing of the main tectonic systems in the Carpathian–Pannonian region in relation to the rollback destruction of the lithosphere. In: Golonka J., Picha F.J. (Eds.), The Carpathians and their foreland: geology and hydrocarbon resources. 2006. The AAPG, Tulsa, Oklahoma, USA. p. 743–766.
https://doi.org/10.1306/985627M843083
21. Ratschbacher L., Frisch W., Linzer H.G., Sperner B., Meschede M., Decker K., Nemcok M., Nemcok J., Grygar R. The Pieniny Klippen Belt in the Western Carpathians of northeastern Slovakia: structural evidence for transpression. 1993a Tectonophysics. Vol. 226(1–4). p. 471–483.
22. Ratschbacher L., Linzer H. G., Moser F., Strusie-vicz R.O., Bedelean H., Har N., Mogos P.A. Cretaceous to Miocene thrusting and wrenching along the central South Carpathians due to a corner effect during collision and orocline formation. 1993b. Tectonics. Vol. 12(4). p. 855–873.
https://doi.org/10.1029/93TC00232
23. Roure F., Roca E., Sassi W. The Neogene evolution of the Outer Carpathian flysch units (Poland, Ukraine and Romania): kinematics of a foreland / fold and thrust belt system. 1993. Sedimentary Geology. Vol. 86(1–2). p. 177–201.
https://doi.org/10.1016/0037-0738(93)90139-V
24. Ślączka A., Kruglov S., Golonka J., Oszczypko N., Popadyuk I. Geology and hydrocarbon resources of the Outer Carpathians, Poland, Slovakia, and Ukraine: general geology. 2006. AAPG Mem., 84. p. 221–258.
25. Shlapinskyy V. E. Some aspects of the Ukrainian Carpathian tectonics. 2012. Proceedings of the Shevchenko Scientific Society. Geological Collection XXX. p. 48–67.
26. Świerczewska, A., Tokarski, A. K. & Hurai, V. Joints and veins during structural evolution: case study from the Outer Carpathians (Poland). 2000. Geological Quarterly. Vol. 44(3). p. 333–339.