Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Глубинное строение и тектоника зоны перехода континент-океан в море Лаптевых по геофизическим данным

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение и тектоника зоны перехода континент-океан в море Лаптевых по геофизическим данным"

Черных Андрей Алексеевич

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ И ТЕКТОНИКА ЗОНЫ ПЕРЕХОДА КОНТИНЕНТ-ОКЕАН В МОРЕ ЛАПТЕВЫХ ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных

ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Черных Андрей Алексеевич

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ И ТЕКТОНИКА ЗОНЫ ПЕРЕХОДА КОНТИНЕНТ-ОКЕАН В МОРЕ ЛАПТЕВЫХ ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных

ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

2193№ (

Работа выполнена на кафедре геофизики геологического факультета Санкт-Петербургского Государственного университета и в отделе системных геолого-геофизических исследований Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана

Научный руководитель:

• Доктор геолого-минералогических наук, профессор Аплонов Сергей Витальевич

Официальные оппоненты:

• Доктор геолого-минералогических наук Дубинин Евгений Павлович

• Кандидат физико-математических наук Рослов Юрий Викторович

Ведущая организация:

Геологический Институт РАН (ГИН, г. Москва)

Защита состоится «22» декабря 2005 г. в. « р » часов на заседании диссертационного совета Д.212.232.19 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском Государственном университете по адресу: 199034, Спб, Университетская наб., д.7/9, Геологический факультет (здание бывш. НИФИ), ауд.347.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. М.Горького в СПбГУ

Автореферат разослан «1р» ноября 20.0.5.x____

" I *©с. наци о н

I БИБЛИОТЕКА I С. Пет«р|

Ученый секретарь

Диссертационного совета В.А. Шашканов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Актуальность темы заключается в том, что до сих пор не существует единого и серьезно превалирующего над другими мнения по проблеме геологического строения и геодинамики Лаптевоморского региона. Низкая степень геолого-геофизической изученности региона является основным препятствием к решению ключевых вопросов геологического строения моря Лаптевых. Наиболее ценная информация считается коммерческой и недоступна для изучения, а доступная имеет невысокое качество. Доступные материалы по-разному интерпретируются разными исследователями в связи с чем и существует ряд параллельных представлений, порой взаимоисключающих.

Вопросы геологии Лаптевоморского региона имеют не только важное научное значение - регион действительно уникален, но также и ценное прикладное значение. Их решение позволяет получить информационную основу для прогнозирования присутствия углеводородов в осадочном чехле моря Лаптевых и планирования их дальнейшего освоения. Выяснение положения границы континент-океан в море Лаптевых тесно связано с задачами, поставленными в рамках программы по установлению внешней границы континентального шельфа РФ (ВГКШ), инициированной МПР России.

Цель и задачи исследования. Установить особенности глубинного строения и истории тектонического развития зоны перехода континент-океан в море Лаптевых. Для достижения поставленной цели решен ряд задач:

1) разработана модель глубинного строения зоны перехода континент-океан и прилегающих областей Евразийского суббассейна и шельфа моря Лаптевых;

2) создана структурно-тектоническая схема на Лаптевоморский регион, отражающая особенности его глубинного строения;

3) предложена модель тектонического развития Лаптевоморского региона в кайнозойское время.

Фактические материалы и методика исследований. В работе использованы результаты геолого-геофизических исследований в Лаптевоморском регионе, обработанные и проинтерпретированные автором, а также опубликованные данные. Подавляющая часть исходных материалов является результатами геофизических наблюдений. Геологические данные на шельфе моря Лаптевых, за исключением островной суши, отсутствуют. Наиболее информативными для изучения являются результаты сейсмических исследований, выполненные отечественными (Севморгео, МАГЭ, ЛАРГЕ, ПМГРЭ) и зарубежными (BGR, AWI) организациями по различным методикам. Сейсмические данные представлены в виде временных или глубинных разрезов, а также интерпретаций. В настоящей работе использованы отечественные наземные и наледные гравиметрические данные; данные спутниковой альтиметрии, опубликованные в сети Internet. Магнитометрические материалы получены отечественными организациями в период с 1955 по 1991 год. Учитывалась опубликованная информация о

распределении эпицентров землетрясений и их магнитудах в исследуемом районе. В условиях ограниченности и неоднозначности исходного фактического материала основной подход, использовавшийся в настоящей работе - комплексный анализ имеющихся данных и выполнение численного моделирования для проверки сделанных выводов и предположений. Помимо существующих стандартных методик обработки и интерпретации геолого-геофизических материалов, в ходе исследования разработаны оригинальные методики.

Научная новизна. Впервые предложена модель строения литосферы зоны перехода континент-океан в море Лаптевых по результатам комплексного анализа геофизических данных и результатам гравитационного моделирования с применением термического моделирования. Предложена новая тектоническая модель развития Лаптевоморского региона. Созданы палеореконструкции для основных этапов развития. Создана новая структурно-тектоническая схема, отражающая выявленные в ходе исследования особенности геологии региона.

Практическая ценность. Результаты работы позволяют по-новому взглянуть на проблемы геологического строения и тектоники Лаптевоморского региона. Сформулированы основные проблемы, возникающие при изучении региона, предложены пути их решения, обоснована необходимость проведения новых геолого-геофизических исследований, определены ключевые районы. Создана согласованная база данных геолого-геофизических материалов по региону, предложена технологическая схема обработки и комплексной интерпретации материалов. База данных может легко быть пополнена новой информацией, а результаты интерпретации могут корректироваться по мере поступления новых материалов. Результаты работы могут быть использованы для уточнения ресурсного потенциала углеводородов в Лаптевоморском регионе. Обосновано предположение о единстве хребта Ломоносова с шельфом моря Лаптевых на кайнозойском этапе развития. Данное предположение может быть использовано при обосновании Арктической границы РФ в рамках проблемы ВГКШ

Вклад автора. Автор участвовал в целом ряде научно-исследовательских и производственных тем, международных проектах и грантах, посвященных изучению моря Лаптевых. Участвовал в международной экспедиции на борту НИС «Ро1агз^егп» в море Лаптевых в 1998 году. Настоящая работа выполнена автором на основе геолого-геофизических материалов, собранных в период с 1997 по 2005 гг.

Апробация работы. Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались на различных отечественных и международных совещаниях и конференциях:

выездной НМС ГГТ МПР РФ по секции "Морские работы" (2001); 3-ем рабочем совещании по программе грантов Лаборатории полярных и морских исследований им. Отто Шмидта (2001); молодежной конференции '2-е Яншнинские чтения. Современные вопросы геологин» в г.Москва (2002): международной конференции «Климатические факторы Севера» в г.Киль,

Германия (2002); международной конференции ICAM-IV в г.Дартмут, Канада (2003); рабочем совещании по программе NEMLOR в г.Санкт-Петербурге (2003); международной конференции по изучению геологии, углеводородных ресурсов и проблем окружающей среды Арктики в г.Тромсё, Норвегия (2004).

Публикации, По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из

введения, б глав и заключения. Содержит_страниц текста, 57 рисунков и

список литературы из 108 наименований.

Благодарности. Автор хранит светлую память о вдохновителе этой работы - докторе геолого-минералогических наук, профессоре [С.П. Мащенкове|. Глубокую благодарность автор выражает доктору геолого-минералогических наук, профессору C.B. Аплонову за научное руководство, постоянные помощь и поддержку. Автор искренне благодарит кандидатов геолого-минералогических наук A.B. Зайончека и В.Ю. Глебовского за научную и техническую помощь, оказываемую на протяжении всей работы. Автор выражает признательность А .Я. Гольмштоку за помощь в проведении термического моделирования и написании соответствующей главы, а также сотрудникам ВНИИОкеангеология, помогавшим консультациями и полезными советами: Г.П. Аветисову, В.А. Виноградову, Е.А. Гусеву,

Б.Г. Лопатину, [Е.Е.Мусатову|, A.A. Минакову, П.В. Реканту. Автор выражает

благодарность сотруднице Санкт-Петербургской лаборатории Геологии и Минерагении Полярных областей ГИН РАН Ю.Я. Маликиной за помощь в оформлении графических материалов. Автор признателен за обсуждение работы и критические замечания М.К. Косько, Б.И. Киму, А.Л. Пискареву, В.И. Устрицкому.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

Основным объектом исследования являлась область центриклинального замыкания глубоководной части Северного Ледовитого океана - котловин Нансена и Амундсена и прилегающие части Лаптевоморского шельфа. Однако спектр решаемых в работе проблем заставил включить в рассмотрение всю территорию шельфа моря Лаптевых и прилегающие участки суши.

Лаптевоморский регион занимает уникальное тектоническое положение. В его пределах происходит сочленение активного спредингового хребта Гаккеля и океанической впадины Евразийского суббассейна с континентальной окраиной Евразии. Со стороны суши регион окружен разновозрастными складчатыми поясами и зажатыми в них древними континентальными блоками. Нахождение большого числа разнотипных и разновозрастных структур на относительно небольшой в региональном масштабе территории определяет ее сложное геологическое строение.

Первое защищаемое положение. Континентальная окраина моря Лаптевых имеет уникальное глубинное строение. В терминальной части Евразийского бассейна развита утоненная океаническая кора мощностью

2,5-3 км. Зона перехода континент-океан характеризуется аномально утоненной (от 18 до 12 км) континентальной корой; восточная часть окраины - корой мощностью до 33 км, а западная часть - корой, утоненной до 22 км.

Как известно, наиболее достоверной информацией о глубинном строении любого региона являются данные сейсмометрических исследований. Лаптевоморский регион характеризуется неравномерной степенью изученности сейсмическими методами. Хорошо изученной в этом отношении можно назвать лишь восточную часть шельфа моря Лаптевых. Основываясь на данных MOB (метод отраженных волн), а также геологических данных по береговому обрамлению и Новосибирским островам, справедливо утверждать, что фундамент, залегающий на сравнительно небольших глубинах (первые километры), здесь формируют складчатые сооружения мезозоид, в которых зажат массив Котельнический. Мощность коры в восточной части шельфа по сейсмологическим данным составляет около 30 км [Аветисов, 1993], достигая максимальных значений в пределах массива (~33 км) и уменьшаясь в зонах прогибов.

В западной части моря Лаптевых фундамент залегает на существенно больших глубинах - до 13 км. Строение осадочного чехла было освещено здесь в ходе многолетних работ МАГЭ методом MOB OFT. Представления о глубинном строении этой части моря Лаптевых до недавнего времени основывались лишь на результатах работ КМПВ [Аветисов, 1994] и ГСЗ [Виноградов, 1984]. На основе этих данных разными исследователями предлагались различные модели строения этого района. Одни считали, что на акваторию западной части моря Лаптевых продолжается Сибирская платформа [Алексеев и др., 1992, Секретов, 1993 и др.], другие полагали, что в состав ее фундамента входят акваториальные продолжения складчатых поясов, обрамляющих регион [Hinz et al., 1998, Драчев, 2002 и др.]. В. И. Устрицкий предположил, что фундамент западной части шельфа включает в себя останцы литосферы древнего океана [Устрицкий, 2000], Г.П. Аветисов выделил в пределах шельфа микроплиту [Аветисов, 2000] и т.д. Лишь в 1997 году немецкими исследователями [Franke et al, 2001] были выполнены высококачественные профили MOB и глубинные зондирования МПВ, которые позволили получить новые данные о глубинном строении всего шельфа. Так, было установлено, что в западной его части, поверхность Мохоровичича испытывает подъем до глубин порядка 22-25 км и менее - под депоцентрами глубоких (до 13 км) прогибов. Стало очевидным ранее предполагавшееся рифтогенное происхождение этих прогибов. По результатам анализа полученного материала для Лаптевоморского региона Д. Франке с коллегами [Franke et al., 2001] предложена модель рифтогенного происхождения современной структуры земной коры шельфа, поддерживаемая автором. В рамках этой модели предполагается, что континентальная кора Лаптевоморского шельфа испытала единый раскол, разбившись на всю свою мощность пологой, падающей под углом 10-20°, трещиной. Вдоль трещины заостренные края континентальной коры стали расходится, благодаря чему

кора между ними утонялась. В нависающей плите возникли более мелкие листрические сбросы, вдоль которых шло гравитационное соскальзывание наклоняющихся блоков коры, за счет чего происходило утонение коры на более широкой площади.

Роль нижней (проксимальной) плиты в модели Д.Франке играет восточная часть шельфа, включающая Восточно-Лаптевское поднятие, а верхней (дистальной) - западная его часть. Расколом иди детачментом (detachment), вдоль которого происходит скольжение плит, служит установленный немецкими исследователями разлом Лазарева. Типичные для нормальной континентальной литосферы скорости преломленных волн (8 км/с), характер магнитного поля, относительно слабое затухание поперечных волн, порождаемых землетрясениями [Franke et al., 2001] - эти факты привели авторов к выводу о современном пассивном типе рифтинга Лаптевоморской континентальной окраины.

Описанная модель рифтогенного происхождения современной структуры земной коры шельфа моря Лаптевых, по мнению автора, является наиболее адекватной известным на данный момент времени фактам. Однако она не затрагивает область зоны перехода континент-океан, являющуюся основным объектом настоящего исследования. В этой модели, как и в большинстве других [Драчев, 2000, Объяснительная..., 1998, Sekretov, 1999], присутствует крупный трансформный разлом Северный, отделяющий более или менее изученный шельф от практически неисследованной океанической котловины [Franke et al., 2001].

Действительно, южная часть Евразийского суббассейна и зона перехода континент-океан остаются плохо изученными глубинными сейсмическими методами. До сих пор отсутствуют достоверные данные о геологическом строении этого уникального района. В частности, для многих исследователей не очевидны океаническая природа и возраст коры в котловине, не установлены ее мощность и положение границы континент-океан и др. Существующие представления строятся лишь на общих предположениях и аналогиях с другими, более изученными регионами.

В рассматриваемой области из имеющихся сейсмических профилей автору были доступны 5 профилей, выполненных МАГЭ и 8 - выполненных BGR. Профшш^гредставлены в виде обработанных временных или глубинных разрезов и/или интерпретационных моделей, выполненных разными авторами. Эти данные были приняты за основу.

В условиях низкой изученности района сейсмическими методами* для выяснения его глубинного строения автором было применено гравитационное (сейсмоплотностное) моделирование в профильном варианте (2D-моделирование). Суть данной методики заключается в создании такой гравитационной (сейсмоплотностной) модели строения земной коры вдоль линии профиля, чтобы модельное гравитационное поле от нее наилучшим образом соответствовало наблюденному вдоль этой линии. Реалистичность получаемых моделей определяют количество и качество априорной информации.

В исследуемом регионе существуют две основные проблемы, требующие решения для того, чтобы в результате гравитационного моделирования получить адекватные модели его строения.

Первая из них обусловлена тем, что в рассматриваемой тектонической обстановке - в условиях непосредственной близости молодого активного спредингового центра к краю континентальной окраины - нельзя воспользоваться простейшей моделью, в которой верхняя мантия представлена единым телом с постоянной плотностью. Восходящий астеносферный поток под хребтом Гаккеля формирует характерное для океана термическое поле, являющееся причиной неравномерного прогрева мантийных пород и, как следствие, причиной их неравномерного разуплотнения. Неучет этого обстоятельства при гравитационном моделировании чаще всего компенсировался за счет ошибочного увеличения мощности слоя с меньшей плотностью и изменением положения незафиксированной сейсмическими методами нижней границы, т.е. за счет слоя (или нескольких), отвечающего океанической коре [Vogt, 1998; Черных, 2000; Weigelt, Jocat, 2001 и др.].

Вторая проблема, требующая решения - это наличие мощного осадочного чехла на океанической коре. В южном сегменте Евразийского суббассейна осадочный чехол имеет мощность, достигающую 7 км и более в периокеаническом прогибе [Sekretov, 1999]. Этот факт не может не отражаться на термическом режиме этой области и должен проявляться в какой-то мере в гравитационном поле, так как ведет к изменению плотности масс верхней части литосферы. Поэтому влияние осадочного слоя на термический режим литосферной мантии также требует тщательного анализа.

Для решения перечисленных проблем автором были доработаны и применены соответствующие методики, подробно описанные в соответствующих разделах диссертационной работы.

Термическая структура мантии под континентальной и океанической корами рассчитывалась с применением разных моделей. Таким образом, в первом приближении была решена первая из вышеперечисленных проблем -учтено разное термическое состояние литосферной мантии под континентальной окраиной и океаном. Следует отметить, что методика, разработанная в ходе моделирования термической структуры мантии под океанической корой, позволила учесть историческую асимметрию раскрытия Евразийского суббассейна.

С целью количественной оценки влияния осадочной толщи на тепловой режим океанической литосферы и результирующего проявления этого эффекта в аномальном гравитационном поле, А .Я. Гольмштоком было предложено и выполнено численное моделирование термического режима океанической литосферы в условиях осадконакопления, типичного для исследуемого района.

В результате проделанных расчетов было установлено, что вблизи оси хребта Гаккеля, осадочная толща мощностью 2.5 км, накопившаяся за последние 11 млн. лет (из которых нижние 0.8 км - накопились в маловероятных здесь в то время условиях сверхлавинной седиментации),

вызвала заметное повышение температуры в кровле 2-го слоя океанической коры, равное приблизительно 225 °С. Этот эффект уменьшается с глубиной и с удалением в сторону от рифтовой зоны. И тем не менее, несмотря на столь значительный дополнительный разогрев, последний приводит к максимальному уменьшению плотности всего лишь на 21.4 кг/м3, что составляет менее одного процента от плотности базальтовой коры (0.73%)!

Осуществленное сложное численное термическое моделирование обстановки осадконакопления на океанической коре, позволило сделать важный практический вывод о том, что при гравитационном моделировании можно не учитывать (ввиду его малости) изменение плотности, вызванное дополнительным разогревом литосферного вещества в условиях осадконакопления.

Результатом вышеприведенных расчетов и собственно гравитационного моделирования стала грави-термическая модель М-1 (далее по тексту - М-1) вдоль линии, частично совпадающей с линией профиля МАГЭ-90700 (рис.1). Верхняя ее часть сформирована на основе интерпретации сейсмического разреза вдоль этого профиля. В ходе расчетов, пластовые скорости в осадочном чехле были пересчитаны в плотности с учетом известных эмпирических зависимостей [Nafe, Drake 1967; Русаков, 1969; Красовский 1981]. В связи с отсутствием данных о строении океанической коры, в модели М-1 она представлена в виде единого блока со средней плотностью 2.85 г/см3.

На М-1 тепловой режим мантии иллюстрируют изотермы, проведенные с интервалом 100°С. При приближении к рифтовой области хребта Гаккеля изотермы испытывают подъем и, таким образом, под спрединговой осью существует астеносферный «клин». Отличительной особенностью М-1 от предшествующих моделей (Черных, 2000; Piskarev et al., 1999) является то, что в ее случае геометрия астеносферного «клина» или подъема разуплотненной мантии под спрединговой осью рассчитана с использованием математической модели, а не подбором под наблюденное аномальное гравитационное поле (АГП).

Кроме М-1 было построено еще 10 гравитационных (сейсмоплотностных) моделей вдоль линий синтетических профилей. Это было сделано для выяснения особенностей глубинного строения зоны перехода континент-океан в плане. В связи с отсутствием данных о распределении теплового потока на территории шельфа моря Лаптевых, термическое моделирование для этих моделей не выполнялось. В них был введен блок разуплотненной мантии со средней плотностью 3.18 г/см3. Все полученные модели были увязаны в точках их пересечения в плане.

Полученная карта глубин до поверхности М на сегодняшний день является наиболее обоснованной и детальной по сравнению с существующими [Поселов и др., 1999; Мащенков и др., 2000 и др.]. Это связано с тем, что прежде все карты глубин до поверхности М для океанической части региона строились исключительно по результатам 3-D гравитационного моделирования, без детального анализа сейсмической информации. В отличие от предыдущих работ, полученные результаты по океанической котловине полностью согласуются с результатами последних исследований хребта

Гаккеля [Соак1еу, 1998; 1ока1 еЫ., 2003], подтвердивших предсказанное утонение океанической коры, вызванное существенным снижением образования расплава при ультрамедленных скоростях спрединга. Схожесть результатов позволяет предполагать правильность выбранной методики интерпретации.

Второе защищаемое положение. Предложена оригинальная структурно-тектоническая схема зоны перехода континент-океан в море Лаптевых, отрицающая ключевую роль гипотетического разлома Северный (Хатангско-Ломоносовского, Чарли) в эволюции Лаптевоморской континентальной окраины. Фундамент шельфа моря Лаптевых представляет собой гетерогенный тектонический коллаж, состоящий из обособленных рифтогенными прогибами блоков, прежде являвшихся частями единой киммерийской складчатой области, продолжавшейся в пределы современных восточной части Лаптевоморского шельфа и отрогов хребта Ломоносова. Наиболее интенсивные этапы рифтинга имели место в первой половине кайнозойской эры.

Море Лаптевых, как было сказано выше, относительно хорошо изучено сейсмическими методами лишь в центральной и восточной частях шельфа. Здесь не возникает проблем при выделении региональных структурных и тектонических элементов осадочного чехла и фундамента. Западная же часть шельфа и примыкающая океаническая котловина изучены гораздо хуже. Сейсмические данные представлены здесь немногочисленными профилями МАГЭ и ВвЯ. На подавляющем большинстве доступных сейсмических разрезов обнаруживаются сложности с выделением отражающих горизонтов на больших глубинах (более 6-7 км). Это связано с условиями наблюдения и особенно четко фиксируется при совместном анализе сейсмического материала с АГП.

На акватории моря Лаптевых до настоящего времени не пробурено ни одной скважины. Отсутствие прямых геологических данных о строении осадочного чехла и фундамента объясняет существование разных точек зрения на его строение. Автор настоящего исследования, считая, что имеющейся на сегодняшний день исходной геолого-геофизической информации явно недостаточно для достоверной стратификации осадочного чехла и определения возраста и природы фундамента, позволил себе в рамках данной работы сделать ряд следующих упрощений.

Во-первых, в работе не ставилась задача детального расчленения осадочного чехла. На приводимых в диссертации геологических разрезах используется стратификация осадочного чехла, принятая в рамках работ по программе ГГК-1000 [Гусев и др., 2002], в которых автор принимал непосредственной участие, и которая не противоречит его представлениям.

Во-вторых, главным объектом, выяснение структуры и тектоники которого ставилось одной из задач исследования - является фундамент. Во многих работах, известных автору, его поверхность на акватории моря Лаптевых именуется как поверхность акустического фундамента, т.е. так, как

Рис.2.Структурно-тектоническая схема Лаптевоморского региона

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Океаническая кора Евразийского суббассейна Граница континент-океан

рг]

Крупные континентальные блоки и границы между ними

Область распространения Верхояно-Колымского и Новосибирско-Чукотского складчатых поясов

Переходная зона (континентальная кора, подвегшаяа наиболее интненсивному рифтогенезу и утонению

Глубины залегания фундамента

12 14(км)

Изолинии глубин поверхности фундамента

Разломы

крупные прочие

Сбросы

листрические

крупные

прочие

Линейные магнитные аномалии

Эпицентры землетрясений

(Аветисов, 2000)

о 4,0 - 4,4 • 5,0 - 5,4 (магнитуды) • 4,5-4,9 ® 5,5-6,0

она определяется на сейсмических разрезах, без расшифровки ее геологической природы. Автор счел этот подход не совсем верным. В рамках данного исследования эта поверхность раздела конкретизировалась и именовалась в пределах шельфа как складчатый фундамент моря Лаптевых, а в океанической части - океаническим фундаментом. Таким образом, автор склонился к точке зрения, что и западная и восточная части шельфа моря Лаптевых имеют в своем основании складчатый (идентичный?) фундамент.

В-третьих, в связи с тем, что главной целью работы являлось изучение зоны перехода континент-океан, автор счел необходимым ограничить свои исследования временными рамками. В работе рассматривается развитие Лаптевоморского региона на кайнозойском этапе - периоде времени, связанном с раскрытием Евразийского суббассейна и формированием зоны перехода.

В южном окончании Евразийского бассейна существуют лишь три профиля МАГЭ (90700, 90701, 90702), которые выходят на океанические структуры. Они расположены субортогонально хребту Гаккеля, протягиваясь от края п-ва Таймыр в северо-восточном направлении и обрываясь в котловине Амундсена, не достигая отрогов хребта Ломоносова. Зона перехода континент-океан представлена на секущих ее вышеупомянутых профилях МАГЭ, а также профилем МАГЭ-90704, МАГЭ-90707, ВОЫ-9309 и, отчасти, В 011-9717.

В результате анализа доступного сейсмического материала автор пришел к выводу о невозможности построения структурно-тектонической схемы и выяснения характера залегания глубинных границ, основываясь лишь на интерпретациях сейсмических разрезов. Потребовалось привлечение всех имеющихся геофизических данных и проведение их комплексной интерпретации.

В первую очередь, была выполнена интерпретация потенциальных полей. Были рассчитаны различные трансформанты (вертикальный и горизонтальный градиенты, редукции и пересчеты в верхнее и нижнее полупространство и др.), позволившие акцентировать внимание на особенностях потенциальных полей. Наиболее интересные из них рассмотрены ниже.

Одной из особенностей АГП, является наличие в нем краевой аномалии Гельмерта близ зоны перехода. Результаты гравитационного моделирования по профилям, секущим бровку шельфа, свидетельствуют о том, что подобный эффект объясняется преимущественно фактом пересечения этим профилем бровки, нежели особенностями глубинного строения. Резкий перегиб рельефа на бровке шельфа и заглубление дна океана приводит к появлению краевой аномалии Гельмерта в гравитационном поле. Гораздо меньший вклад в появление этой аномалии вносит поведение поверхности Мохоровичича вблизи границы континент-океан - при приближении к краю континента мощность коры уменьшается.

Таким образом, оказывается, что в пределах Лаптевоморской окраины, а, по-видимому, и во всем Арктическом секторе, где данный феномен широко распространен, эта аномалия контролируется, в первую очередь, современным положением бровки шельфа. Выполненный комплексный анализ геолого-

геофизической информации для западного фланга зоны перехода показал, что континентальные структуры (в частности, Притаймырское поднятие) пересекают здесь бровку шельфа и продолжаются мористее, в зону континентального склона.

Аномальное магнитное поле (АМП), а точнее имеющиеся по нему данные гораздо менее информативны по сравнению с данными гравиметрии. В первую очередь это связано с низким качеством исходного материала. Обращает на себя внимание симметричная структура аномального магнитного поля по обе стороны от южного окончания Евразийского суббассейна. Этот факт красноречиво свидетельствует в пользу его спредингового происхождения и о том, что некогда единые структуры оказались разнесенными по разные стороны суббассейна в результате его раскрытия.

Линейные магнитные аномалии, отчетливо трассируемые через весь Евразийский суббассейн, в его южном окончании прослеживаются с трудом. Это также связано с низким качеством магнитометрической съемки и ее мелким масштабом. Тем не менее, по исходным картам графиков, гравиметрическим и сейсмометрическим данным автором выполнена их идентификация. Наиболее близко расположенная к шельфу моря Лаптевых современная магнитная аномалия наблюдается в районе 80.6° с.ш. и 122° в.д. Южнее, по имеющимся данным, осевая линейная аномалия не прослеживается. На отдельных профилях съемки вблизи осевой зоны имеются локальные максимумы, которые могут быть отождествлены с аномалией 2А, имеющей возраст -3.5 млн. лет. Пара крупных симметричных аномалий в южном окончании суббассейна, по-видимому, является суперпозицией аномалий А5 (-11 млн. лет), А6 (~20 млн. лет) и на некоторых участках А13 (-33 млн. лет). Кроме названных, в рассматриваемом регионе фрагментарно выделены аномалии Al8 (-40 млн. лет), А20 (~44 млн. лет) и самая древняя А24 (~53 млн. лет).

Усредненные значения скоростей раскрытия океанического дна в котловинах Нансена и Амундсена, рассчитанные в интервалах между выделенными магнитными аномалиями, позволяют сделать несколько важных выводов о развитии рассматриваемого региона. Во-первых, следует отметить асимметрию раскрытия суббассейна в период с начала раскрытия до аномалии Al 8. В это время скорости раскрытия в котловине Амундсена превышали скорости в котловине Нансена и были максимальными в истории развития этой части суббассейна (полная скорость от 2 см/год и более). Вероятно, асимметрия проявилась на одном из самых ранних этапов (время, близкое к моменту начала раскрытия). Во-вторых, магнитометрические данные свидетельствуют о резком уменьшении скоростей спрединга вплоть до 4 мм/год в период с -33 (А13) до -И (А5) млн. лет назад. В-третьих, можно уверенно говорить, что в интервале, начиная со времени А5 вплоть до недавнего в геологическом масштабе времени (КЗ млн.лет назад), скорости разрастания океанского дна заметно возросли. И, в-четвертых, отсутствие современной осевой магнитной аномалии и аномалии 2А может свидетельствовать о минимальных скоростях спрединга, составляющих первые мм в год, которые установились за последние несколько млн. лет.

Еще одна интересная особенность рассматриваемого региона была подмечена многими исследователями при совместном анализе потенциальных полей. На карте АМП обращает на себя внимание наличие линейных аномалий, которые трассируются из юго-западной части шельфа (на траверсе Хатангского залива) в северо-восточном направлении в сторону хребта Ломоносова. Сходные линеаменты можно увидеть и на карте АГП - вытянутая отрицательная аномалия над Северным прогибом и обсуждавшаяся выше интенсивная аномалия Гельмерта в восточной части шельфа. Данные линеаменты потенциальных полей послужили многочисленным авторам в прошлом для выделения в этой зоне трансформного нарушения. Эта структура стала ключевым элементом гипотез, предполагающих раскрытие Евразийского суббассейна вследствие спрединга океанического дна и отодвигания хребта Ломоносова к востоку от Баренцево-Карского шельфа. Было предположено, что именно по этому разлому происходило смещение хребта Ломоносова относительно Лаптевоморской окраины. Данная структура присутствует практически на всех известных автору тектонических схемах рассматриваемого региона. Она по-разному именуется различными авторами -«Северный разлом» [Franke et al, 2001; Fujita et al., 1990; Sekretov, 1999 и др.], «Хатанго-Ломоносовская разломная зона» [Drachev, 1998, 2003] или «Разлом Чарли» [Устрицкий, 2000 и др.]. Традиционно этот разлом или зона трассируется из Хатангского залива вдоль бровки шельфа, отделяя южную часть хребта Ломоносова от шельфа, и теряется где-то в Амеразийском суббассейне. Решение проблемы существования описываемой структуры в пределах изучаемой зоны перехода явилось ключевым для достижения цели настоящего исследования.

На первых же этапах работы автор позволил себе усомниться в существовании трансформного разлома предполагаемого простирания.

Во-первых, представляется маловероятным наличие трансформного нарушения здесь в силу того, что смещение по нему должно было составить не менее 400 км (ширина Евразийского суббассейна) при том, что оно большую часть кайнозойского времени (как минимум, последние -40 млн. лет) находилось в непосредственной близости от полюсов раскрытия Евразийского суббассейна, располагавшихся практически на одной линии со спрединговой осью хребта Гаккеля [Glebovsky et al., 2003]. Во-вторых, вызывает сомнения и его простирание, которое не согласуется с линиями дрейфа, рассчитанными для этой части суббассейна [Glebovsky et al., 2003]. В-третьих, существование разлома «Северный» не находит своего подтверждения на сейсмическом профиле BGR-9309, который сечет предполагаемый разлом, пересекает бровку шельфа и оканчивается в переделах континентального склона. Ни характер залегания толщ осадочного чехла, ни кровля фундамента не выявляют ни сколько-нибудь значительных тектонических нарушений, ни следов сочленения двух различных структур -шельфа моря Лаптевых с юга и отрогов хребта Ломоносова или океанических структур котловины Амундсена с севера. По-видимому, данный профиль целиком находится в пределах единой структуры - Лаптевоморской континентальной окраины. Предположение об отсутствии трансформного

нарушения было подкреплено результатами гравитационного моделирования и комплексного анализа исходной геофизической информации, а также результатами палеогеодинамического моделирования.

Для создания финальной структурно-тектонической схемы (рис.2) были привлечены результаты гравитационного моделирования. Построенные сейсмоллотностные модели позволили получить представление о глубинном строении зоны перехода и прилегающих частей Лаптевоморской континентальной окраины. Кроме того, в ходе моделирования были взаимоувязаны сейсмические данные, полученные разными организациями, произведена оценка качества сейсмического материала, проинтерполированы сейсмические границы на участках, где соответствующие данные отсутствуют. В результате комплексной интерпретации всего объема информации в исследуемом регионе установлены участки, где АГП и АМП хорошо согласуются с характером залегания кровли фундамента. Это позволило широко применять результаты интерпретации потенциальных полей совместно с существующими сейсмическими данными. На построенной структурно-тектонической схеме (рис.2) наиболее детально освещено строение зоны перехода - как основного объекта исследований. Остальные территории прорисованы только там, где имеются фактические сейсмические данные или данные гравитационного моделирования.

Третье защищаемое положение. Лаптевоморская континентальная окраина сформировалась в кайнозойское время в результате интенсивного растяжения континентальной коры, провоцируемого разрастанием океанического дна в Евразийском суббассейне. Главные центры растяжения Лаптевоморского шельфа в целом мигрировали с запада на восток, вслед за спрединговой осью хребта Гаккеля, испытывая взаимные перекрытия и продвигаясь в глубь «взламываемой» киммерийской складчатой области.

Выявленные особенности строения Лаптевоморской окраины, и зоны перехода континент-океан, в частности, потребовали объяснения своему происхождению. Ни одна из известных автору гипотез о формировании современного геологического строения рассматриваемого региона не могла в комплексе объяснить происхождение наблюдаемых здесь структурных и тектонических особенностей. Как уже было сказано выше, наиболее адекватной, по мнению автора, гипотезой тектонического развития шельфа моря Лаптевых можно назвать точку зрения, высказанную в многократно упоминавшейся здесь работе немецких исследователей [Franke et al., 2001]. В ней приводятся весомые доказательства того, что под влиянием раскрытия Евразийского океанического суббассейна кора шельфа моря Лаптевых подверглась утонению и растяжению. Авторы предлагают весьма реалистичную модель формирования окраины, включая ее развитую рифтовую систему. В этой модели присутствуют две плиты, скользящие друг относительно друга по расколу, или детачменту. Однако, в этой модели, как и других, предполагается существование крупного трансформного разлома

вдоль бровки шельфа, по которому могло происходить перемещение хребта Ломоносова от Баренцево-Карского шельфа [Franke et al., 2001].

Однотипную, но более проработанную модель развития прилаптевоморского окончания Евразийского суббассейна предлагает в своей работе С.С.Драчев [Drachev et al, 2003]. Ключевым элементом в ней является Хатангско-Ломоносовская разломная зона, по которой и происходило движение хребта Ломоносова вдоль шельфа.

Тем не менее, полученные в предыдущих главах результаты опровергают наличие подобной протяженной зоны. Это обстоятельство, по мнению автора, свидетельствует в пользу того, что тектоническое развитие данного региона происходило по иному пути. В связи с этим было предпринято палеогеодинамическое моделирование, задачей которого была проверка теоретической возможности формирования установленных структурных и тектонических особенностей Лаптевоморской окраины в результате альтернативного сценария развития региона.

Идея данной работы заключалась в построении схемы современного расположения главных структурных блоков в пределах Лаптевоморского региона и поэтапного реконструирования их положения в прошлом. В основу моделирования были положены следующие тезисы:

• Евразийский суббассейн формировался в результате спрединга океанической коры в кайнозойское время;

• хребет Ломоносова составлял единое целое с восточной частью шельфа моря Лаптевых в это же время;

• компенсации разрастания океанического дна в суббассейне на континентальной окраине происходила за счет растяжения её литосферы. Исходная модель, описывающая современную геодинамическую

обстановку, включала в себя:

• контуры основных блоков, взятые со структурно-тектонической схемы (рис.2);

• оси линейных магнитных аномалий, идентифицированных автором;

• набор конечных полюсов вращения Евразийской и Северо-Американской плит для времен аномалий А2А, А5, А6, Ä13, А18, А20 и А24 [Glebovsky et al., 2003].

Палеореконструирование проводилось следующим образом. Фиксировалось положение западных блоков (входящих в состав Евразийской плиты - КП, ЦТАП, ТСП и СП - см. рис.3) и пошагово вращались остальные блоки (ВКСП, КМ, МДЛ, ХЛ - блоки с восточной стороны) относительно конечных полюсов, начиная с полюса А2А до А24. При этом южнее Евразийского суббассейна, на территории шельфа, происходило сжатие континентальной литосферы. Этот процесс, а вернее - процесс ему обратный -растяжение литосферы Лаптевоморской окраины во времени - является ключевым в предлагаемой палеогеодинамической модели и требует детального рассмотрения и моделирования.

Первую попытку количественно оценить степень растяжения шельфа моря Лаптевых на базе сейсмических данных провели немецкие исследователи

[Franke et al, 2001]. Они провели реконструкцию поверхности фундамента вдоль линии профиля BGR-9701. По их данным, величина растяжения вдоль этого профиля на временном уровне несогласия LSI (предполагается, что оно являлось поверхностью выравнивания до начала растяжения шельфа - 56-65 млн. лет назад), пересекающего один лишь Усть-Ленский рифтогенный прогиб, составляет около 70 км.

В работе [Gaina et al., 2002] приводится оценка растяжения в море Лаптевых, которая со времени магнитной аномалии A31 (68.7 млн. лет назад) поныне составляет порядка 600 км! Свои предположения авторы основывают на результатах анализа спрединговых аномалий в СЛО и Атлантике.

Кроме этого, многие авторы [Карасик и др., 1983; Savostin et al, 1984; Drachev et al., 1998 и др.] по результатам анализа аномального магнитного поля предполагают существование обстановки сжатия на территории Лаптевоморского шельфа в период со времени А13 (~33 млн. лет назад) до времени А6 (~20 млн. лет назад), Это означает, что часть растяжения, произошедшего до времени А13, могла быть уничтожена последующим обратным встречным движением Евразийской и Северо-Американской плит.

Таким образом, по мнению автора, существующих свидетельств оказывается достаточно для того, чтобы предположить компенсацию раскрытия Евразийского суббассейна исключительно растяжением Лаптевоморского шельфа. Тогда необходимость в существовании трансформного разлома «Северный» (см. выше) отпадает сама собой.

Для того, чтобы выполнить реконструкцию палеообстановок в рассматриваемом регионе на плоскости (поверхности земного шара) и сымитировать процесс растяжения шельфа, автор решил применить следующий аппроксимирующий подход. В пределах шельфа, между крупными блоками Евразии с запада и блоками массивов с востока, был выделен ряд дополнительных блоков. Эти блоки были оконтурены приблизительно по нулевой изоаномале гравитационного поля, учитывая выявленные особенности строения складчатого фундамента.

В западной части шельфа нулевая изоаномала приблизительно соответствует семикилометровой изогипсе поверхности фундамента. Принимая во внимание разброс глубин залегания поверхности фундамента на шельфе равным 0.5+13 км, можно принять отметку 7 км как среднее или средневзвешенное значение глубины поверхности фундамента в этой части шельфа. Таким образом, в западной части шельфа, участки фундамента, расположенные выше отметки 7 км глубины попали внутрь блоков, а расположенные ниже - между ними. За счет последних и предполагалась произвести сокращение территории шельфа при реконструировании палеообстановок от настоящего времени в прошлое. Аналогичным образом были оконтурены блоки в восточной части шельфа.

Далее, как уже было сказано выше, была проведена попытка пошагового закрытия Евразийского суббассейна за счет ротации восточных блоков относительно конечных полюсов вращения до совпадения одноименных линейных магнитных аномалий в океане. При этом предполагалось, что блоки в пределах шельфа вели себя аналогично микроконтинентам при плейт-

тектонических реконструкциях. Таким образом, в тестируемой модели поэтапное закрытие океана сопровождается последовательным закрытием территорий между блоками («рифтов») на территории шельфа - с востока на запад. Несмотря на то, что Лаптевоморские рифты действительно омолаживаются в направлении с запада на восток [Franke et al, 2001], такой подход является достаточно грубой аппроксимацией. В данной модели вводится понятие оси основного растяжения литосферы шельфа, мигрирующей во времени вслед за спрединговым хребтом Гаккеля. На самом деле, растяжение охватывало более обширные площади, а не концентрировалось в пределах одного рифта. Одновременно могла развиваться система нескольких параллельных рифтов. Такой сценарий развития еще более затруднителен для моделирования на данном этапе изученности региона и поэтому были приняты вышеназванные упрощения.

Результаты проведенного моделирования представлены на рис.3. Восемь палеореконструкций, выполненных на моменты времен линейных магнитных аномалий, установленных в южном замыкании Евразийского суббассейна. Показана теоретическая возможность эволюции региона исходя из высказанных предположений. Более детальные построения в настоящее время затруднены в связи с явным недостатком геофизической информации. Ниже приводится описание основных этапов раскрытия от момента его начала раскрытия к современности.

Рис.З.з иллюстрирует ситуацию, существовавшую около 53-56 млн. лет назад (время магнитных аномалий А24-25), во время, близкое к моменту начала раскрытия Евразийского суббассейна. В пределы шельфа протягивается Верхояно-Колымский складчатый пояс, сформированный здесь в киммерийское время в результате столкновения Евразийской и СевероАмериканской плит. Этот пояс отделял Сибирскую платформу и складчатые структуры Таймыра с запада от блока зажатых в поясе Новосибирско-Чукотской складчатости микроконтинентов, расположенных в восточной части шельфа. Полюс раскрытия Евразийского суббассейна в это время находился, скорее всего, на максимальном удалении от рассматриваемого региона [Gaina et al., 2002; Glebovsky et al., 2003]. Ось раскола СевероАмериканской и Евразийской плит, достигнув Лаптевоморского региона, внедрилась внутрь складчатого пояса, между блоками 1 и 2, но не проникла вглубь (см. рис.3 .з). Начало спрединга в Евразийском суббассейне привело к постепенному растяжению континентальной литосферы шельфа моря Лаптевых, которое продвигалось в южном направлении. При этом ось основного растяжения находилась на прямом продолжении новообразующейся рифтовой долины хребта Гаккеля. Таким образом, в начальный момент растяжения шельфа на траверсе раскола в юго-восточном направлении оказался Анисинский прогиб (рис.З.з), который, по-видимому, был реактивирован именно в это время. Далее ось растяжения сместилась в юго-западном направлении и заняла положение в ослабленной зоне между упомянутым складчатым поясом и Сибирской платформой.

Этапы интенсивного растяжения шельфа показаны на рис.3 .ж, З.е и З.д. Ось основного растяжения континентальной литосферы с течением времени

постепенно мигрирует в северо-восточном направлении, следуя за рифтовой долиной хребта Гаккеля. При этом на коре шельфа закладывается система субпараллельных асимметричных глубоких рифтогенных прогибов (Южно-Лаптевский, Западно-Лаптевский, Усть-Ленский). Идет интенсивное осадконакопление. По данным реконструкций [Gaina et al., 2002; Glebovsky et al., 2003], в дальнейшем полюс раскрытия Евразийского суббассейна постепенно смещается в сторону моря Лаптевых, что приводит к уменьшению как скорости разрастания океанической коры, так и интенсивности растяжения на шельфе. Ко времени около 33 млн. лет назад (аномалия А13) приурочено изменение характера относительного движения Евразийской и СевероАмериканской плит. Данные изменения, сопровождавшиеся уменьшением интенсивности спрединга в Евразийском суббассейне и миграцией полюса раскрытия, могли быть вызваны перестройкой и/или ослаблением восходящего астеносферного потока под дивергентной границей плит.

Рис.3.г демонстрирует этап структурных преобразований на шельфе, когда происходит перескок оси основного растяжения шельфа из прогиба Северный (обозначен цифрой 3 на рисунке) в Омолойский прогиб (цифра 4). Период со времени 33-11 млн. лет назад (когда формируются аномалии с А13 по А5) характеризуется сверхнизкими скоростями раскрытия южной части хребта Гаккеля (<1 мм/год) и особенно шельфа (-0.2 мм/год) [Franke et al, 2001]. Миграция полюса раскрытия в северном направлении [Gaina et al., 2002; Glebovsky et al., 2003] свидетельствует о том, что в относительных движениях Евразийской и Северо-Американской плит в рамках рассматриваемого региона всю большую роль начинает играть ротационная составляющая. Вращение происходит по часовой стрелке и, таким образом, в этот период времени территория шельфа растягивается веерообразно. Таким образом, интенсивность растяжения в северной части шельфа заметно превышает последнюю на юге.

Около 11 млн. лет назад, во время формирования аномалии А5 (рис.3.в), происходит смещение центра раскрытия в противоположном направлении - к югу [Gaina et al., 2002; Glebovsky et al., 2003]. Скорость спрединга в южном сегменте Евразийского суббассейна возрастает. Ось основного растяжения на шельфе продолжает свое смещение в северо-восточном направлении, проникая внутрь Верхояно-Колымского складчатого пояса и разбивая его на блоки (на рис.3.б Омолойский рифт отделяет блок 5 от складчатого пояса).

Рис.3.а демонстрирует современное положение геоструктур и блоков в Лаптевоморском регионе. По сейсмологическим данным, полюс вращения Евразийской и Амеразийской плит в настоящее время расположен к югу от моря Лаптевых [Avetisov, 1999], а неотектоническая активность сконцентрирована в рифтовой зоне хребта Гаккеля, в его продолжении на шельф (в Бельковско-Святоносском прогибе) и вдоль края Сибирской платформы. На основании этих данных Г.П. Аветисовым [2002] в пределах шельфа выделена Лаптевоморская микроплита (ЛМП). Тем не менее, карта распределения эпицентров землетрясений показывает, что в настоящее время деформации рассредоточены по всему шельфу моря Лаптевых, что,

Рис.3. Палеореконструкции Лаптеворского региона. Условные обозначения: ВКСП - Верхояно-Кош.шский складчатый пояс; КМ - Котельнический микроконтинент; КП - Карская плита; МДЛ -микроконтинент Де Лонга; СП- Сибирская платформа; ТСП - Таймырский складчатый пояс; ХЛ -хре бет Л омо но сова; ЦТАП -Центрально-Таймырский аккреционный пояс

собственно, и является общим свойством континентальных рифтовых зон [Зоненшайн, Кузьмин, 1992].

Помимо этого, на основании тех же данных Г.П, Аветисовым [2002] установлен факт вращения ЛМП по часовой стрелке, что согласуется с упомянутым нами выше выводом о присутствии ротационной компоненты движения того же направления, фиксируемой по магнитометрическим данным для последних этапов эволюции региона.

На последнем этапе работы автором была произведена попытка оценить величину общего растяжения Лаптевоморского региона в рамках предложенной модели. Получены следующие оценки: ширина Евразийского океанического суббассейна в самой северной части моря Лаптевых, по результатам комплексной интерпретации, составляет около 440-450 км; при приближении к бровке шельфа эта величина уменьшается и вместе с растяжением в Западно-Лаптевском прогибе составляет около 370 км; в центральной части шельфа, в районе близ линии сейсмического профиля В ОК. 97-01, величина растяжения шельфа оценивается как - 250 км и в южной части моря Лаптевых, в районе дельты р.Лена - всего лишь -200 км.

Таким образом, учитывая вышеизложенные аргументы, автор исследования пришел к выводу о возможности развития Лаптевоморского региона по предложенному сценарию. Вместе с тем, по его мнению, получают косвенное подтверждение в правильности установления описываемые им структурные и тектонические элемента глубинного строения рассматриваемого региона.

Предложенная палеогеодинамическая модель представляет собой альтернативную точку зрения на кайнозойское развитие Лаптевоморской окраины в комплексе с примыкающей к ней океанической впадиной. Она является завершающим элементом комплексного анализа и интерпретации доступной на настоящее время геофизической информации. Несомненно, новые геологические и геофизические данные, которые будут получены в ближайшем будущем, смогут подтвердить ее жизнеспособность или обосновать ее несостоятельность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результата представленной работы сводятся к следующему:

• Впервые получена грави-термическая модель строения литосферы южной части Евразийского суббассейна. Установлена зона распространения океанической коры в суббассейне и оценена мощность последней (~ 2.5-3 км).

• Выделена переходная зона, примыкающая к границе континент-океан, представленная утоненной континентальной корой (12-18 км), подвергшейся рифтингу.

• Не найдено косвенных доказательств существованию трансформного разлома «Северный», который, по мнению ряда исследователей,

• протягивается вдоль шельфа моря Лаптевых и отделяет от него хребет Ломоносова.

• Установлено, что структуры складчатого фундамента шельфа моря Лаптевых пересекают его бровку и протягиваются далее в северном направлении. В пределах океанической части эти структуры обрываются на границе континент-океан. В восточной части шельфа они входят в состав самого южного сегмента хребта Ломоносова.

• Составлена структурно-тектоническая схема, отражающая установленные в рамках данного исследования одноименные особенности региона.

• Получен ряд палеогеодинамических реконструкций, показывающих, что современный структурно-тектонический облик Лаптевоморского региона сформировался под влиянием процессов разрастания океанского дна в Евразийском суббассейне. На шельфе эти процессы были скомпенсированы растяжением континентальной литосферы, приведшим к формированию здесь системы рифтогенных прогибов.

Основные научные публикации автора по теме диссертации:

1. Chernyh A.A., Zayonchek А. V. The structure and evolution of the Gakkel Ridge and Laptev Sea Shelf transaction zone // IV International conference on Arctic Margins (ICAM-IV). Abstracts, p.53-54, Dartmuth, Canada, 2003

2. Chernyh A. A., Zayonchek A. V. New view on the evolution of the Laptev Sea area // NGF Abstracts and Proceedings of the Geologycal Society of Norway, No.2, p. 17-18, Norway, 2004

3. Chernyh A.A., Zayonchek A.V., Gusev E.A., Mennies M.V., Romaschenko O.G., Razouvaeva E.I. New digital Bathymetry map of the Laptev Sea // International conference "Climatic Drivers of the North". Abstracts, p. 17, Kiel, Germany, 2002

4. Зайончек A.B., Черных А.А. Строение зоны сочленения хребта Гаккеля и шельфа моря Лаптевых по геофизическим данным // Геология и геофизика срединно-океанических хребтов. Материалы рабочего совещания. ВНИИОкеангеология, СПб, 2001

5. Зайончек А.В., Черных А.А. . Строение зоны сочленения хребта Гаккеля и шельфа моря Лаптевых // Тезисы докладов молодежной конференции "2-е Яншинские чтения. Современные вопросы геологии", М, 2001

6. Zayonchek A., Chernyh A. Transition from the Gakkel Ridge to the Laptev Sea Shelf // International conference "Climatic Drivers of the North". Abstracts, p. 105, Kiel, Germany, 2002

7. Гусев E.A., Зайончек A.B., Мэннис МЛ, Рекант П.В., Рудой А. С., Рыбаков КС., Черных А.А. Прилаптевоморское окончание хребта Гаккеля // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. Вып.4, с.40-54, СПб, ВНИИОкеангеология, 2002

8. Zayonchek А. К, Chernyh A. A. Geophysical data compilation and application for studying the deep structure of the Russian East Arctic Continental Margin // IV International Conference on Arctic Margins (ICAM IV). Abstracts, p. 85-86, Dartmouth, Canada, 2003

Подписано в печать 16.11.2005. Тираж 80 экз. Заказ 15

Отпечатано Ротапринт ВНИИОкеангеология 190121, Санкт-Петербург, Английский пр., 1

№21050

PH Б Русский фонд

2006-4 18816

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Черных, Андрей Алексеевич

Список рисунков.

Введение.

Глава 1. Геолого-геофизическая изученность моря Лаптевых, существующие карты и цифровые модели.

1.1. Географическое положение.

1.2. Геологическая изученность

1.3. Геофизическая изученность.

1.3.1. Батиметрическая изученность.

1.3.2. Гравиметрическая изученность.

1.3.3. Магнитометрическая изученность.

1.3.4. Сейсмическая изученность.

1.3.5. Другие исследования.

Глава 2. Существующие представления о геологическом строении и тектонике региона.

2.1. Тектоническое положение региона.

2.2. Структура осадочного чехла.

2.3. Модели тектонического строения и развития Лаптевоморского региона.

Глава 3. Географические информационные системы. Технологическая схема. Обработка исходных данных. Первичные интерпретационные продукты. Методики интерпретации.

3.1. ГИС. Программный комплекс. Технологическая схема.

3.2. Обработка исходных данных и первичные интерпретационные продукты.

3.3. Методики интерпретации.

3.3.1. Традиционные методики.

3.3.2. Гравитационное моделирование.

3.3.3. Термическое моделирование.

3.3.4. Моделирование теплового режима океанической литосферы, перекрытой осадками.

Глава 4. Глубинное строение зоны перехода континент-океан.

Глава 5. Структура и тектоника зоны перехода континент-океан.

Глава 6. История развития Лаптевоморского региона.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Глубинное строение и тектоника зоны перехода континент-океан в море Лаптевых по геофизическим данным"

Море Лаптевых омывает область центриклинального замыкания глубоководной части Северного Ледовитого океана - котловин Нансена и Амундсена, разделенных хребтом Гаккеля, и находящуюся между Таймыром с запада и Новосибирскими островами с востока - часть Евразийской континентальной окраины.

Тектоническое положение Лаптевоморского региона уникально - в его пределах происходит торцевое сочленение активного спредингового хребта Гаккеля с краем Евразийского континента. В настоящее время подобную обстановку мы можем наблюдать лишь еще в двух уголках нашей планеты - это система восточно-Африканских континентальных рифтов и район погружения Срединно-Тихоокеанского хребта под Северо-Американский континент - зона разлома Сан-Андреас.

Актуальность проблемы. Актуальность темы заключается в том, что до сих пор не существует единого и серьезно превалирующего над другими мнения по проблеме геологического строения и геодинамики Лаптевоморского региона. Низкая степень геолого-геофизической изученности региона является основным препятствием к решению ключевых вопросов геологического строения моря Лаптевых. Наиболее ценная информация считается коммерческой и недоступна для изучения, а доступная имеет невысокое качество. Доступные материалы по-разному интерпретируются разными исследователями в связи с чем и существует ряд параллельных точек зрения, порой взаимоисключающих.

Вопросы геологии Лаптевоморского региона имеют не только важное научное значение - регион действительно уникален, но также и ценное прикладное значение. Их решение позволяет получить информационную основу для прогнозирования присутствия углеводородов в осадочном чехле моря Лаптевых и планирования их дальнейшего освоения. Выяснение положения границы континент-океан в море Лаптевых тесно связано с задачами, поставленными в рамках программы по установлению внешней границы континентального шельфа РФ (ВГКШ), инициированной МПР России.

Цель и задачи исследования. Установить особенности глубинного строения и истории тектонического развития зоны перехода континент-океан в море Лаптевых. Для достижения поставленной цели решен ряд задач:

1) разработана модель глубинного строения зоны перехода континент-океан и прилегающих областей Евразийского суббассейна и шельфа моря Лаптевых;

2) создана структурно-тектоническая схема на Лаптевоморский регион, отражающая особенности его глубинного строения;

3) предложена модель тектонического развития Лаптевоморского региона в кайнозойское время.

Защищаемые положения.

1) Континентальная окраина моря Лаптевых имеет уникальное глубинное строение. В терминальной части Евразийского бассейна развита утоненная океаническая кора мощностью 2,5-3 км. Зона перехода континент-океан характеризуется аномально утоненной (от 18 до 12 км) континентальной корой; восточная часть окраины - корой мощностью до 33 км, а западная часть - корой, утоненной до 22 км;

2) Предложена оригинальная структурно-тектоническая схема зоны перехода континент-океан в море Лаптевых, отрицающая ключевую роль гипотетического разлома Северный (Хатангско-Ломоносовского, Чарли) в эволюции Лаптевоморской континентальной окраины. Фундамент шельфа моря Лаптевых представляет собой гетерогенный тектонический коллаж, состоящий из обособленных рифтогенными прогибами блоков, прежде являвшихся частями единой киммерийской складчатой области, продолжавшейся в пределы современных восточной части Лаптевоморского шельфа и отрогов хребта Ломоносова. Наиболее интенсивные этапы рифтинга имели место в первой половине кайнозойской эры;

3) Лаптевоморская континентальная окраина сформировалась в кайнозойское время в результате интенсивного растяжения континентальной коры, провоцируемого разрастанием океанического дна в Евразийском суббассейне. Главные центры растяжения Лаптевоморского шельфа в целом мигрировали с запада на восток, вслед за спрединговой осью хребта Гаккеля, испытывая взаимные перекрытия и продвигаясь в глубь «взламываемой» складчатой области.

Фактические материалы и методика исследований В работе использованы результаты геолого-геофизических исследований в Лаптевоморском регионе, обработанные и проинтерпретированные автором, а также опубликованные данные. Подавляющая часть исходных материалов является результатами геофизических наблюдений. Геологические данные на шельфе моря Лаптевых, за исключением островной суши, отсутствуют. Наиболее информативными для изучения являются результаты сейсмических исследований, выполненные отечественными (Севморгео, МАГЭ, ЛАРГЕ, ПМГРЭ) и зарубежными (ВОЯ, А\У1) организациями по различным методикам. Сейсмические данные представлены в виде временных или глубинных разрезов, а также интерпретаций. В настоящей работе использованы отечественные наземные и наледные гравиметрические данные; данные спутниковой альтиметрии, опубликованные в сети Internet. Магнитометрические материалы получены отечественными организациями в период с 1955 по 1991 год. Учитывалась опубликованная информация о распределении эпицентров землетрясений и их магнитудах в исследуемом районе. В условиях ограниченности и неоднозначности исходного фактического материала основной подход, использовавшийся в настоящей работе — комплексный анализ имеющихся данных и выполнение численного моделирования для проверки сделанных выводов и предположений. Помимо существующих стандартных методик обработки и интерпретации геолого-геофизических материалов, в ходе исследования разработаны оригинальные методики.

Научная новизна. Впервые предложена модель строения литосферы зоны перехода континент-океан в море Лаптевых по результатам комплексного анализа геофизических данных и результатам гравитационного моделирования с применением термического моделирования. Предложена новая тектоническая модель развития Лаптевоморского региона. Созданы палеореконструкции для основных этапов развития. Создана новая структурно-тектоническая схема, отражающая выявленные в ходе исследования особенности геологии региона.

Практическая ценность. Результаты работы позволяют по-новому взглянуть на проблемы геологического строения и тектоники Лаптевоморского региона. Сформулированы основные проблемы, возникающие при изучении региона, предложены пути их решения, обоснована необходимость проведения новых геолого-геофизических исследований, определены ключевые районы. Создана согласованная база данных геолого-геофизических материалов по региону, предложена технологическая схема обработки и комплексной интерпретации материалов. База данных может легко быть пополнена новой информацией, а результаты интерпретации могут корректироваться по мере посхупления новых материалов. Результаты работы могут быть использованы для уточнения ресурсного потенциала углеводородов в Лаптевоморском регионе. Обосновано предположение о единстве хребта Ломоносова с шельфом моря Лаптевых на кайнозойском этапе развития. Данное предположение может быть использовано при обосновании Арктической границы РФ в рамках проблемы ВГКШ

Вклад автора. Автор участвовал в целом ряде научно-исследовательских и производственных тем, международных проектах и грантах, посвященных изучению моря Лаптевых. Участвовал в международной экспедиции на борту НИС «Polarshtern» в море Лаптевых в 1998 году. Настоящая работа выполнена автором на основе геолого-геофизических материалов, собранных в период с 1997 по 2005 гг.

Апробация работы. Основные результаты и отдельные положения диссертации докладывались на различных отечественных и международных совещаниях и конференциях: выездной НМС ГГТ МПР РФ по секции "Морские работы" (2001); 3-ем рабочем совещании по программе грантов Лаборатории полярных и морских исследований им. Отто Шмидта (2001); молодежной конференции «2-е Яншнинские чтения. Современные вопросы геологии» в г.Москва (2002); международной конференции «Климатические факторы Севера» в г.Киль, Германия (2002); международной конференции ICAM-IV в г.Дартмут, Канада (2003); рабочем совещании по программе NEMLOR в г.Санкт-Петербурге (2003); международной конференции по изучению геологии, углеводородных ресурсов и проблем окружающей среды Арктики в г.Тромсё, Норвегия (2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения,

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Черных, Андрей Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Черных, Андрей Алексеевич, Санкт-Петербург

1. Глебовский В.Ю. и др. Установить геолого-геофизические характеристики литосферы и геодинамическое положение Евразийского суббассейна в общей структуре Мирового океана по геофизическим данным // СПб, Фонды ВНИИОкеангеология, 2003

2. Губернов А. П. и др. Составление сводных геофизических и интерпретационных карт арктического бассейна масштаба 1:6 ООО ООО // СПб, Фонды ВНИИОкеангеология, 1988

3. Туманов В.А. Авиадесантная гравиметрическая съемка II класса по программе МГС в 1988 г. в море Лаптевых // СПб, Фонды ВНИИОкеангеология, 1989

4. Гусев Е.А. Государственная геологическая карта Российской Федерации м-ба 1:1 000 000 // СПб, ВНИИОкеангеология, 2002

5. Журавлев В.А., Прохорова И.А., Кузуб Д.Н. и др. Морская гравиметрическая съемка II класса по программе МГС в западной части Баренцева и Карском морях в 1986-87 г.г. // (Отчет по объекту 127-133/86), Мурманск, МАГЭ, Фонды ВНИИОкеангеология, 1988

6. Иванова Н.М. (отв. исп.). Региональные комплексные геофизические работы на шельфе моря Лаптевых в 1986-1987 годах // Отчет МАГЭ, ПГО "Севморгеология", Л., ГФ ВНИИОкеангеология, 1987

7. Липков Л.З. Гравиметрическая съемка о-ва Котельный, Земли Бунге и залива Геденштромам-ба 1:200 000, 1977

8. Поселов В.А. и др. Создать модели геологического строения земной коры Центральной зоны Северного Ледовитого океана с целью геологического обоснования внешней границы континентального шельфа России // (Отчет по теме 393). СПб, ВНИИОкеангеология, 1999

9. Секретов С.Б. и др. Региональные сейсмические работы на шельфе восточного сектора Арктики в 1990-1991 г.г. // Отчет ГП МАГЭ, Л., ГФ ВНИИОкеангеология, 19921. Адреса в INTERNET

10. Harvard Seismology: Centroid-Moment Tensor Project: www.seismology.harvard.edu/projects/CMT/index.html