Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Глубинное строение земной коры района котловины подводников по данным комплексных геолого-геофизических исследований

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение земной коры района котловины подводников по данным комплексных геолого-геофизических исследований"

На правах рукописи 005060875

СМИРНОВ Олег Евгеньевич

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ РАЙОНА КОТЛОВИНЫ ПОДВОДНИКОВ ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

6 Ш ¿и13

Санкт-Петербург - 2013

005060875

Работа выполнена в федеральном государственном

бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук

Егоров Алексей Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор, ФГБОУВПО "Санкт-Петербургский государственный университет", кафедра геофизики, заведующий кафедрой

кандидат геолого-минералогических наук, ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга», отдел геологического картирования, заведующий отделом

Ведущая организация - ОАО «Севморгео».

Защита диссертации состоится 26 июня 2013 года в 16 ч.

на заседании диссертационного совета Д.212.224.01 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Аплонов Сергей Витальевич

Гусев Евгений Анатольевич

Автореферат разослан 24 мая 2013 г.

диссертационного совета

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

КИРЬЯКОВА

Ирина Геннадиевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время изучение арктического региона является приоритетным направлением геолого-геофизических исследований всех приарктических государств. Изучение строения и эволюции земной коры котловины Подводников имеет принципиальное значение при обосновании внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) в центральном секторе российской Арктики. Геолого-геофизическое моделирование слабо изученного осадочного бассейна котловины Подводников позволит выйти на новый уровень оценки его нефтегазоносности.

Изучением геологического строения арктического шельфа занимаются ведущие научные и производственные предприятия Российской Федерации: ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамбер-га», ФГУП «ВСЕГЕИ», ОАО «Севморгео», ФГНПП «ПМГРЭ», ОАО «МАГЭ», Геологический институт РАН.

Значительный вклад в изучение глубинного строения и эволюции российского арктического региона внесли такие ученые, как Г.П. Аветисов, C.B. Аплонов, H.A. Богданов, В.В. Буценко, В.В. Верба, M.JT. Верба, И.Ю. Винокуров, В.Ю. Глебовский, И.С. Грамберг, Е.А. Гусев, Л.П. Зоненшайн, В.Д. Каминский, А.П. Каленич, A.M. Карасик, Б.И. Ким, Ю.Г. Киселев, Н.П. Лаверов, Л.И. Лобковский, С.П. Мащенков, Л.М. Натапов, А.Д. Павленкин, А.Л. Пискарев, Ю.И. Погребицкий, В.А. Поселов, Ю.М. Пущаров-ский, О.И. Супруненко, В.Е. Хаин, A.A. Черных и многие другие.

Цель работы. Изучение особенностей глубинного строения и эволюции осадочного бассейна района котловины Подводников по данным региональных геофизических съемок с использованием современных алгоритмов обработки, качественной и количественной интерпретации комплекса геофизических исследований.

Идея работы. Аналитическое сопоставление результатов геолого-геофизических исследований осадочных бассейнов и пассивных окраин Евразийского и Североамериканского континентов и результатов глубинного моделирования земной коры района котловины Подводников является основой для типизации коры региона исследований и оценки ее структурных и вещественных параметров.

Основными задачами работы являются:

• Анализ мирового опыта исследований структур растяжения земной коры, разработка и обоснование параметров их глубинного строения; сопоставление результатов анализа с геологическими структурами района котловины Подводников.

• Анализ геолого-геофизической изученности центрально-арктического региона и формирование динамически связанного цифрового банка данных в форме баз данных, гридов и картографических материалов. Разработка методики обработки и интерпретации комплексной геолого-геофизической информации и моделирование структур континентальной окраины района котловины Подводников.

• Разработка модели глубинного строения, тектоники и геодинамики изучаемого региона с обоснованием типов коры и оценкой структурно-вещественных параметров глубинных разрезов котловины Подводников и обрамляющих ее структур.

Научная новизна:

• Обосновано два основных типа разрезов континентальной окраины, фиксируемых в районе котловины Подводников: мощный континентальный шельф и глубоководная утоненная континентальная окраина.

• Показано, что для осевых частей блоков хребтов Ломоносова и Менделеева, отрога Геофизиков и Восточно-Сибирского характерен типовой разрез мощного континентального шельфа; разрезы земной коры котловины Подводников рассматриваются как глубоководные утоненные в ходе позднемезозойских-кайнозойских процессов фланги этих континентальных блоков.

• Показано распределение по площади исследований блоков континентального шельфа и особенности их структурно-вещественной неоднородности; в пределах котловины Подводников выделено две зоны осевого растяжения.

Методы исследований: Для решения поставленных задач использовались методы анализа и обобщения результатов научно-производственных исследований структур растяжения земной коры на с использованием геологических и геофизических методов, что позволило обосновать оптимальную научно-теоретическую модель их глубинного строения. Выполнение геолого-геофизических по-

строений опиралось на оригинальную методику комплексной обработки и интерпретации геофизической информации, включавшую в себя формирование цифрового рабочего банка данных, обеспечивающего импорт, экспорт, анализ информации и ее картографическое отображение. Окончательные версии карт и разрезов глубинного строения уточнялись и заверялись методом сейсмогравиметриче-ского моделирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением комплексного подхода, включающего сбор, анализ и обобщение материалов исследований континентальных окраин Североамериканского и Евразийского континентов, использованием наиболее полного объема геофизической информации, преимущественно предоставленного ФГУП «ВНИИОке-ангеология им. И.С. Грамберга», а также применением широкого комплекса методов обработки и интерпретации разнородной геолого-геофизической информации.

Практическая значимость работы:

Типизация блоков земной коры района котловины Подводников является важнейшим фактором при уточнении внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) России. Региональная геолого-геофизическая модель строения земной коры района исследований может быть использована при оценке перспектив нефтегазоносности района котловины Подводников.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы в целом и отдельные ее заключения докладывались, обсуждались и получили одобрение на конференциях «Современные геолого-геофизические исследования на российском шельфе» (Мурманск, 2012), «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» (Санкт-Петербург, 2012), EAGE «Saint-Petersburg 2012» (Санкт-Петербург, 2012), «Геофизика-2011» (Санкт-Петербург, 2011), а также на заседаниях кафедры Геофизических и геохимических методов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» и на секции геофизики ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга».

Личный вклад автора. Участие в сборе и обработке сейсмиче-

ских данных в ходе высокоширотных экспедиций Шельф-2010 и Шельф-2011 на борту НЭС «Академик Федоров» в районе исследований. Создание динамически связанного цифрового банка данных по району котловины Подводников. Проведение обработки собранных материалов в латеральном измерении. Проведение сейсмограви-метрического моделирования вдоль системы расчетных геофизических профилей. Интерпретация всех полученных данных и составление тектонической схемы района котловины Подводников.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 139 страниц, 1 таблицу, 56 рисунков и список литературы из 70 наименований.

Написание диссертации было бы невозможным без постоянной всесторонней помощи и внимания со стороны научного руководителя д. г.-м. н. A.C. Егорова, которому автор выражает свою благодарность. Автор признателен руководству ФГУП «ВНИИОкеан-геология им. И.С. Грамберга» за предоставленные фактические материалы, а также лично сотрудникам отдела морской сейсморазведки этой организации: зав. отделом д. г.-м. н. В.А. Поселову за создание благоприятных условий для написания работы, д. г.-м. н. A.JI. Пис-кареву и д. г.-м. н. В.В. Буценко за их консультации по научным вопросам и магистру геологии В.А. Савину за его помощь в освоении специализированного программного обеспечения. Особую благодарность автор выражает старшему научному сотруднику ОАО «Сев-моргео» А.И. Атакову за посильную помощь в обработке геофизических материалов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрена геолого-геофизическая изученность района исследований и существующие научно-теоретические представления об истории развития Центрально-Арктического региона; показано, что созданная отечественной геологической службой обширная фактологическая база обеспечивает разработку обоснованного заключения об особенностях строения земной коры в пределах изучаемых блоков района котловины Подводников.

Во второй главе проведен анализ особенностей глубинного строения земной коры структур растяжения Евразийского и Североамериканского континентов, сформированных в ходе эволюционной истории от стадии внутриконтинентального рифтогенеза до становления пассивной континентальной окраины континента; полученные материалы были положены в основу типизации разрезов земной коры района котловины Подводников.

В третьей главе детально рассматривается авторская методика сбора, обработки и интерпретации разнородной геофизической информации, которая позволила оценить такие параметры земной коры района котловины Подводников, как мощность, морфология границ, плотностные характеристики основных слоев, в т.ч осадочного слоя, рифтогенных структур, верхней и нижней коры; такая детальная параметризация земной коры позволила изучить закономерности пространственного расположения основных блоков земной коры района исследований и их рифтогенных фланговых зон.

В четвертой главе представлены тектоническая схема района исследований и интерпретационные разрезы вдоль расчетных геофизических профилей; показано, что практически весь район котловины Подводников, за исключением котловины Амундсена, классифицируется как единая структура континентального типа, испытавшая интенсивное утонение и базификацию, центром которых являлись осевые зоны рифтогенного растяжения; в конце главы приводится выводы о геодинамической обстановке формирования земной коры котловины Подводников.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. На основе аналитического сопоставления результатов геолого-геофизических исследований глубинного строения осадочных бассейнов и пассивных окраин Евразийского и Североамериканского континентов и района котловины Подводников в пределах района исследований выделены два типа разрезов континентальной окраины: мощный континентальный шельф Восточно-Сибирского моря, хребта Ломоносова и поднятия Менделеева и глубоководная утоненная континентальная окраина котловины Подводников.

В соответствие с результатами сейсмических исследований МОВ-ОГТ и ГСЗ котловина Подводников является крупным осадочным бассейном (мощность осадков в его центральной части достигает 7.5 км), сформированном на консолидированном фундаменте, мощность которого превышает мощность океанической коры, но существенно меньше средней мощности коры континентального шельфа.

Ведущие отечественные исследователи Арктики предполагают, что особенности глубинного строения котловины Подводников определяются процессами интенсивного растяжения континентальной коры палеоконтинента Арктида в позднемеловое время. В рамках этого понимания геодинамических условий развития региона автором был проведен анализ особенностей строения континентальной коры типовых структур Евразийского и Североамериканского континентов в ходе эволюционной истории от стадии внутриконтинен-тального рифтогенеза до становления пассивной континентальной окраины.

С этой целью были проанализированы отечественные и зарубежные публикации, содержащие сейсмические и интерпретационные разрезы по следующим типовым структурам: рифт Рио-Гранде (штат Нью-Мексико, США), Срединно-континентальная система рифтов (штат Канзас, США), Пачелмский авлакоген (ВосточноЕвропейская платформа), Центральный грабен (Северное море), Мезенская синеклиза (Восточно-Европейская платформа), ЮжноКарский осадочный бассейн, Северо-Баренцевский прогиб, ЗападноСибирский осадочный бассейн, пассивная окраина Атлантического океана (северо-восточное побережье США), западный фланг Барен-цевоморской пассивной окраины (в районе о. Свальбард), пассивная окраина Скандинавии (Норвежско-Гренландское море). Изучалось проявление рифтогенных структур в сейсмическом поле и в потенциальных полях. Данные по мощности, плотности и скорости продольных волн в консолидированной коре, рифтогенных структурах и в осадочном чехле систематизированы в Таблице 1.

Таблица 1 - Параметры земной коры структур растяжения Евразийского и Американского континентов (Н - мощность, км; Ур - скорость продольных волн, км/с; 8 - плотность, г/см3)_

Объекты изучения и их петрофизиче-ские и морфологические параметры Параметры земной коры структур растяжения

Объекты изучения Пара-мет ры Постриф товый осадочный слой Рифто-вый комплекс Консолидированный (до-рифто-вый) фундамент

Внутриконтинентальные рифты

Рифт Рио-Гранде (L.D. Brown et al., 1984) H Vp 5 1-2.5 2.5 0-5 2.5 27-32 5.8-6.5

Срединно-континентальная система рифтов (Т. Setzer et al., 1984) H Vp 5 3-6 0-7 27.0-33.0 6.0

Пачелмский авлакоген (Фельдман И.С.и др., 2008) H vP 5 1.0 0-3.0 >30.0

Внутриконтинентальные осадочные бассейны

Центральный грабен, Северное море (D. Наш, 1984) H vP 5 2.5-5.5 2 0-4.0 4.5 16.0-22.0

Мезенская синеклиза (Егоров A.C., 2004, Аплонов C.B. и др., 2006 и др.) H Vp 5 3 3.4 0-10 6.0-6.2 23-30 6.3-7.1

Южно-Карский осадочный бассейн (Егоров A.C. и др., 2012) H Vp 5 4.0-8.0 1.8-4.6 0-7.0 5.8-6.4 14.0-33.0 6.1-7.0

Северо-Баренцевский прогиб (Егоров A.C. и др., 2012) H Vp s 6-14 2.8-5.3 0-4.0 5.5-6.2 15.0-30.0 6.5-7.0

Западно-Сибирский осадочный бассейн (Миняйло JI.H., 2011, Аплонов C.B., 2000 и др.) H Vp 5 6.0-6.5 2.0-4.0 35

Пассивные континентальные окраины

Североамериканская пассивная окраина (J.A. Grow et al„ 1984) Континентальный шельф Н vP 5 1.0-5.0 1.8-2.5 0-4.0 2.5 20-35 2.7 (3.0)

Глубоководн. утонен, кон-тин. окраина Н vP 5 4-10 1.7-2.6 - 12-18 2.7 (3.0)

Западный фланг Барен-цевоморской пасс, окраины (A.J. Breivik et al„ 2005) Континентальный шельф Н vP 5 2.0-4.0 3.5-5.5 2.40-2.72 - 20-27 6.25-6.8 2.61-2.88

Глубоководн. утонен, кон-тин. окраина Н vP 5 4-10 1.7-2.6 - 12-18 2.7 (3.0)

Пассивная окраина Скандинавии (J.I. Faleide et al., 2008) Континентальный шельф Н vP 5 до 5.0 - 20-25

Глубоководн. утонен, кон-тин. окраина Н vP 6 - - 12-15

Структуры района котловины Подводников (по сейсмич. материалам)

Шельф Восточно-Сибирского моря (И. ЬеЬес1еуа-1уапоуа, 2011 и др.) н vp 5 1.0-2.0 1.7-2.7 - 20-35 6.1-6.8

Хребет Ломоносова (Буценко В.В. и др., 2005 и др.) Н Vp 5 0.2-1.5 0-1.0 16.0-23.0 5.3-6.7

Поднятие Менделеева (Буценко В.В. и др., 2005 и др.) Н Vp 8 0.5-3.5 1.8-3.5 - 22.0-27.0 4.7-6.9

Котловина Подводников (Буценко В.В. и др., 2005 и др.) Н Vp 5 0.5-8.0 1.7-3.5 0-2.0 11.0-15.0 6.1-7.0

По результатам проведенного анализа данных, приведенных в таблице, были составлены обобщенные модели глубинного строения земной коры, формируемые в ходе эволюции континентального рифта в пассивную окраину, которые представлены на рисунке 1.

На обобщенной модели внутриконтинентального рифта (Рисунок 1а) показано значительное утонение до 25-30 км консолидированного основания континентальной коры на фоне флангов с мощно-

стью коры 35 км с формированием рифтогенного ассиметричного грабена с мощностью вулканогенно-осадочных рифтовых комплексов 5-7 км и шириной грабена до 50-60 км. В разрезе рифтогенного осадочного бассейна (Рисунок 16) на флангах зоны растяжения моделируется эшелонированная система рифтогенных структур и радикальное утонение континентальной коры до 15 км в ее осевой зоне. Ширина этих фланговых зон глубоководной утоненной континентальной окраины в пределах норвежского шельфа достигает 200 км; мощность консолидированной коры здесь варьирует в пределах от 15 до 25 км. В пределах классического прибрежного шельфа моделируются отдельные рифты и существенно меньшие амплитуды утонения дорифтового фундамента. Модель океанического бассейна (Рисунок 1в) отражает развитие океанической коры, где суммарная мощность второго и третьего слоев не превышает 7 км. На флангах пассивной континентальной окраины сохраняются основные зоны ранее сформированного осадочного бассейна: прибрежные части континентального шельфа с мощностью дорифтового фундамента 25-30 км и глубоководная утоненная континентальная окраина с мощностью консолидированного основания 15-25 км.

Сопоставление параметров этих теоретических моделей с результатами геофизических исследований района котловины Подводников (Рисунок 2) позволяет говорить о сходстве строения последнего с моделью рифтогенного осадочного бассейна.

В пределах района котловины Подводников выделяются: шельф прибрежного типа с мощностью коры 25-30 км (осевые зоны блоков хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и шельфа Восточно-Сибирского моря) и утоненная рифтогенная кора флангов этих блоков с мощностью коры консолидированного фундамента 15-25 км, составляющая основание осадочного бассейна котловины Подводников.

Блоки района котловины Подводников (но результатам моделирования)

ОКСВННЧ.

блок Ш1ЛОВННЫ

Амундсена о

' их

осевые фланг, зоны иснгр.ч. иснтр.ч. иснтр.ч. основная юны рлстяж. копт, блоков блока блока блика часIь

кош. блоков (котловина отрога xpcúia поднятия Воет.-Снб (котл. Подв. | Подводи.) Гсофнчнкои Ломоносова Менделеева блока

Теоретическая модель рифтогенного осад, бассейна

глубокое.

KOH1I1HCH!. VTOHCH.

Шельф мшш.и-п >краин

оссвая тона расшженн (

Рисунок 2 — Сравнение характеристик земной коры блоков района котловины Подводников и теоретической модели рифтогенного осадочного бассейна.

Условные обозначения: 1 - водная толща, 2 - осадочный чехол, 3 - верхняя кора, 4 - нижняя кора, 5 - океаническая кора (а - II океанический слой, б -III океанический слой), 6 - диапазон вариации плотности.

2. Разработанная методика комплексных геолого-геофизических исследований, включающая технологии формирования динамически связанного цифрового банка разнотипных геолого-геофизических данных и выявление структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном и вертикальном измерениях обеспечивает решение задачи моделирования блоков земной коры континентальной окраины района котловины Подводников.

При формировании динамически связанного рабочего банка данных автор использовал материалы, предоставленные ФГУП «ВНИИОкеангеология им И.С. Грамберга», а также материалы открытых печатных и электронных публикаций в отечественных и зарубежных изданиях. В своей работе автор применил следующие программные продукты: Oasis Montaj 7.1, AutoCAD 2012, Surfer 9.2 и Corel Draw X5, имеющиеся в Горном университете, ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга» и ОАО «Севморгео».

Батиметрические данные представляют собой грид IBCAO 500x500 м; данные по аномальному полю силы тяжести и аномальному магнитному полю имеют вид гридов 5x5 км. Грид глубины залегания поверхности акустического фундамента с размером ячейки 5x5 км был сформирован из трех источников: данные сейсмических

° Рпфтогенный осадочный бассейн

Континентальный Глубоков(н)н. утонен.Осев, зона растяжГлубоководн. утонен.Континентальный

Пассивная континентальная окраина

Континентальный Гп'боководн. утонен.

Океа„ Пассивная континентальная

окраина

Срединно-океанический Глубоководн. утонен. Континентальный

а

Внутриконтинентальный рифт

Континентальная кора

1 [ГГЗв Во®1

Рисунок 1 - Модели глубинного строения земной коры, формируемые в ходе эволюции континентального рифта в пассивную окраину.

Условные обозначения: 1 - водная толща, 2 - пострифтовые осадочные слои, 3 - дорифтоген-ный вулканогенно-осадочный слой (включаемый в состав консолидированного фундамента), 4 - рифтовые комплексы, 5 - верхняя кора, 6 - нижняя кора, 7 - верхняя мантия, 8 - океаническая кора, 9 - разломы, 10 - границы между осадочными слоями, рифтогенными и дорифтоген-ными комплексами, 11 - граница между верхней и нижней корой (К) и граница Мохо (М)

г г г г Г г

150° 160° 170°в.д.

Мощнос ть, км

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.5 7.5 Рисунок 3 - Мощность осадочного чехла района котловины Подводников.

Условные обозначения: черными жирными линиями показаны геотраверсы (точками отмечены пикеты в км); розовыми линиями показаны профили МОВ-ОГТ экспедиции Шельф-2011 (штрихами отмечены пикеты в км).

160"

Мощность, км

I

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Рисунок 5 - Мощность консолидированного фундамента земной коры района котловины Подводников. Условные обозначения см. Рисунок 3.

170 В.Д. Чаракчсрисшки >Iн кмиж

лит

Рисунок 6 - Карта классов района котловины Подводников, построенная с использованием алгоритмов эталонной классификации А.И. Атакова

160' 84'

160' 84'

170' 82°

160' 84°

-80°

80°-180°

Глубина, км

20 22 24 26 28 30 32 Рисунок 4 - Глубина залегания поверхности Мохо-ровичича района котловины Подводников. Условные обозначения см. Рисунок 3. Пунктирной линией показана граница, к северо-востоку от которой глубина залегания поверхности Мохо была посчитана по альтернативной зависимости.

170°

-180'

исследований МОВ-ОГТ в экспедиции Шельф-2011; данные сейсмических исследований ГСЗ на геотраверсах Арктика-2000, Арктика-2007, Трансарктика-89-91 и Трансарктика-92; грид 5><5 км, подготовленный в отделе морской сейсморазведки по данным наледных сейсмических наблюдений.

Схема мощности осадочного чехла, представленная на рисунке 3, построена путем вычитания значений грида батиметрических данных из значений грида глубины залегания поверхности акустического фундамента.

Расчет морфологии границы Мохоровичича был выполнен с использованием алгоритма Montaj Isostatic Residual (пакет Oasis Montaj) на основе задания топографии поверхности морского дна (батиметрические данные), средней плотности земной коры и избыточной плотности на границе Мохо. Далее проводилось сопоставление этих оценок глубины границы Мохо и данных ГСЗ по системе точек, заданных вдоль сейсмических профилей с шагом 5 км. На основе сопоставления этих данных была составлена усредненная зависимость в виде полинома 4-ого порядка, обеспечившая расчет глубины границы Мохо для большей части территории исследований: Y=-151253-28.585*X-2.060* 10"3*Х2-6.145* 10"8*Х3-6.582* 10"13*Х4

Лишь для северо-восточной части района исследований была рассчитана альтернативная зависимость, обеспечившая лучшую сходимость с данными ГСЗ (Рисунок 4).

Схема мощности консолидированного основания была составлена путем вычитания значений грида по глубине Мохо из значений грида глубины акустического фундамента (Рисунок 5).

Для изучения закономерностей распределения структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном измерении были посчитаны трансформации полей: вертикальные и горизонтальные градиенты потенциальных полей; спектральное разложение потенциальных полей; аналитический сигнал магнитного поля; аномалии силы тяжести в редукции Буге; аномалии силы тяжести, вызванные источниками в земной коре; аномалии силы тяжести, вызванные источниками в консолидированном фундаменте; аномалии магнитного поля от источников внутри консолидированного фундамента; аномалии магнитного поля от источников в осадочном чехле.

Формализованное районирование территории исследований выполнено с использованием классификационных алгоритмов распознавания образов с обучением, разработанных А.И. Атаковым (Рисунок 6). При этом в качестве эталонов было выбрано семь наиболее характерных участков на территории исследования. Оценка велась по четырем признакам: аномалии гравитационного поля от источников в консолидированной коре, мощность консолидированной коры, аномалии магнитного поля от источников в консолидированной коре, аномалии магнитного поля от источников в осадочном слое.

Качественная интерпретация основных карт и схем выполнена с использованием методики линеаментного анализа. Сведение выделенных линеаментов на единую картографическую основу с визуальным сопоставлением всей имеющейся геолого-геофизической информации по площади исследований позволило составить первоначальную версию схемы блокового строения, которая была использована для обоснования мест расположения расчетных геофизических профилей; два опорных профиля заданы вдоль линий сейсмических профилей (см. Рисунок 6).

Моделирование разрезов земной коры вдоль регулярной системы геофизических профилей выполнено с использованием алгоритма плотностного моделирования в двумерной постановке (Рисунок 7). За основу брались гриды глубины залегания основных границ земной коры. Важнейшим принципом, который строго выдерживался в ходе моделирования, являлась «неприкосновенность» основных границ глубинного разреза: подошвы морского дна и границы Мохо; положение кровли консолидированной коры и слоев осадочного чехла контролировалось в местах пересечения расчетных разрезов с сейсмическими профилями.

Плотность слоев задавалась на основе эмпирической зависимости «скорость продольных волн - плотность», предоставленной автору А.Л. Пискаревым и В.А. Савиным. В качестве дополнительной информации использовались особые точки, рассчитанные по магнитному полю вдоль профилей. В разрезе прикровельной части консолидированного фундамента, с опорой на сейсмические данные, моделировались рифтогенные структуры.

При построении опорных разрезов LI (см. Рисунок 7) и L2, проложенных вдоль сейсмических разрезов, данные ГСЗ и МОВ-ОГТ использовались в качестве «подложки». Уровни гравитационного поля и положение основных границ в земной коре по линиям всех расчетных геофизических профилей были увязаны в точках их пересечения. Моделирование структур земной коры вдоль профилей выполнялось параллельно с корректировкой блоковой схемы. Корректировка моделей разрезов продолжалось до достижения согласованности наблюденной и расчетной кривых гравитационного поля с величиной среднеквадратичного отклонения не более 3 мгал. Максимальное расхождение кривых наблюденного и расчетного полей в конечных моделях не превышает 5 мгал. Интерпретационные разрезы, построенные путем моделирования по всем шести профилям, представлены в аксонометрической проекции на рисунке 8.

Выбранная автором методика сбора, обработки и интерпретации разнородной геолого-геофизической информации позволила оценить такие параметры земной коры, как мощность основных слоев (осадочные слои, верхняя и нижняя кора), конфигурация границ слоев и распределение плотности в слоях; в прикровельной части консолидированной коры выполнено моделирование рифтогенных структур. Эти параметры легли в основу типизации основных блоков земной коры района котловины Подводников в соответствии с систематикой, представленной в таблице 1 и на рисунках 1 и 2.

3. Геолого-геофизическая модель земной коры района котловины Подводников отражает закономерности взаимного пространственного расположения структур континентальной окраины - блоков шельфа Восточно-Сибирского моря, хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и отрога Геофизиков с вариациями мощностей (их средними значениями) консолидированного основания соответственно 19-33 (31), 18-22 (20), 18-23 (21) и 1518 (17) км и глубоководной утоненной до 10-15 км коры континентальной окраины котловины Подводников, происхождение которой объясняется активным проявлением позднемезозойско-го-кайнозойского рифтогенеза на фланговых зонах этих континентальных блоков.

По результатам проведенных исследований в составе земной коры района котловины Подводников выделяются блоки с повышенной мощностью консолидированной земной коры и пониженной плотностью, которые отвечают разрезам типичного континентального шельфа (осевые части блоков хребта Ломоносова, поднятия Менделеева, блока отрога Геофизиков и Восточно-Сибирского блока), и обрамляющий их со всех сторон осадочный бассейн котловин Подводников и Макарова (Рисунок 9). Аномально высокие плотности континентальной коры в центральной части блока поднятия Менделеева объясняются проявлением магматических процессов провинции Альфа-Менделеева. Выполненные построения свидетельствуют о том, что разрез консолидированной коры котловины Подводников является естественным продолжением разрезов блоков хребта Ломоносова, поднятия Менделеева, отрога Геофизиков и ВосточноСибирского. В пределах котловины в направлении от ее окраин к выделенным двум осевым зонам растяжения наблюдается закономерное уменьшение мощности и нарастание плотности консолидированного фундамента с одновременным увеличением мощности осадочного чехла. Промежуточное положение в разрезе земной коры занимают рифтогенные структуры, имеющие аномальное проявление на сейсмических разрезах МОВ-ОГТ и в гравитационном поле, и моделируемые на склонах вышеуказанных блоков. Эти особенности пространственного расположения и морфологии блоков континентальной окраины и межблоковой структуры котловины Подводников подтверждают обоснованную выше теоретическую модель рифто-генного осадочного бассейна, в центральной части которого располагается зона с утоненной базифицированной корой континентального типа. В пользу этого заключения свидетельствуют и результаты моделирования, в соответствие с которыми консолидированная кора даже самой утоненной осевой части бассейна имеет мощность около 12-15 км, что существенно превышает параметры океанической коры. Океанической кора в пределах района исследований выделяется лишь в котловине Амундсена, где мощность ее доосадочного фундамента составляет 5-7 км.

Историко-эволюционная модель формирования района котловины Подводников разработана автором с использованием палеоре-

3

Рисунок 7 - Опорный геофизический профиль Ы.

1 — фрагменты сейсмических профилей (сверху - названия профилей; цифрами указаны скорости продольных волн по данным ГСЗ); 2 - кривая аномального магнитного поля и особые точки магнитного поля; 3 — кривые наблюденного и расчетного гравитационного полей (редукция Фая) и результаты плотностного моделирования (цифрами указана плотность блоков в г/см3), черной линией отмечена линия пересечения с профилем Ь2; 4 — интерпретационный геолого-геофизический разрез земной коры.

Условные обозначения: 1-7 - структурно-вещественные подразделения: 1 - водный слой, 2 - осадочные слои, дифференцированные по плотности (а - 2.0-2.2 г/см3, б - 2.25-2.40 г/см3, в - 2.45-2.63 г/см3), 3 - рифтогенные комплексы, 4 - верхняя кора, дифференцированная по плотности (а - 2.69-2.72 г/см3, б - 2.73-2.77 г/см3, в -2.78-2.80 г/см3), 5 - нижняя кора, дифференцированная по плотности (а - 2.85-2.87 г/см3, б - 2.88-2.92 г/см3, в -2.93-2.97 г/см3), 6 - океаническая кора (а - II океанический слой, б - III океанический слой); 7 — верхняя мантия, 8 - границы основных слоев земной коры (а - подошва вулканогенно-осадочного слоя, б - подошва верхней коры, в - подошва земной коры - граница Мохо); 9 - глубинные разломы; 10 - осевая зона рифтогенного растяжения земной коры; 11 - плотности блоков (г/см3).

Рисунок 8 - Геолого-геофизические разрезы земной коры района котловины Подводников. Условные обозначения см. Рисунок 7.

130° 140° 150° 1^0° 17ок280° 1|0°З.Д86Ч60°

1.2 160° |70°в.д.

ЕГЬ I I2 I 1з ^

ПЛ 5 Г^Пб [ЦбЦв

Рисунок 9 - Тектоническая схема района котловины Подводников

Условные обозначения: 1-2 - блоки континентальной коры (1 - континентальный шельф, 2 - утоненная континентальная окраина); 3 - океаническая кора; 4 - осевая зона рифтогенного растяжения; 5 - ареал магматической провинции Альфа-Менделеева; 6 - тренды растяжений; 7 - границы рифтоген-ных структур; В - расчетные геофизические профили.

конструкций Н.П. Лаверова, Л.И. Лобковского и др. (2012). Согласно представлениям этих авторов к концу палеозоя на территории современной Арктики был сформирован единый палеоконтинент Арктида. Растяжение этого континента началось в юрско-меловое время (160125 млн. лет назад) с раскрытия Канадской котловины. Около 120 млн. лет назад в условиях смены основных направлений растягивающих усилий в Арктическом регионе произошло растяжение коры единых на тот момент блоков хребта Ломоносова и поднятия Менделеева и заложение в их пределах системы внутриконтинентальных рифтов, заполненных вулканогенно-осадочным материалом. Дальнейшее растяжение в регионе привело к образованию в период 120108 млн. лет назад внутриконтинентального осадочного бассейна котловины Подводников, который стал развиваться в режиме внутреннего моря (Рисунок 10а).

Кот.юшши я 1 Подводншам

ШСеверная Америка

Г*"~Л к+

' .: V + ' /+ +

-Ж

• • • • • !• • • О •!* V 4 ОООООФООО

Евразия

I • ■ ••• ^ : ; ;• с-£-ь ;• & -,> -г, >1

ЕШЗ- 'си- ЕЕЗз в и ш бИ7 В»

Рисунок 10 - Формирование структур района котловины Подводников в ходе позднемезозойской-кайнозойской эволюции палеоконтинента Арктида (а

- поздний мезозой, б - кайнозой).

Условные обозначения: 1-3 - континентальная кора (1 - Баренцевоморско-Карского геоблока, 2 - блоков района котловины Подводников (а - континентальный шельф, б - утоненная континентальная окраина), 3 - Североамериканского (а) и Евразийского (б) континентов); 4 - океаническая кора Евразийского и Канадского бассейнов; 5 - направления рифтогенных растяжений литосферы; 6 - осевые зоны рифтогенного растяжения котловины Подводников; 7 - срединно-океанический хребет Гаккеля; 8 - трансформные границы геоблоков (по Н.П. Лаверову, Л.И. Лобковскому и др., 2013); 9

- границы рифтогенных структур.

Евразийский котловина

Растяжение привело к радикальному утонению консолидированной коры котловины Подводников и происходило по двум субпараллельным осям с двух сторон от современного блока отрога Геофизиков (возможно, имело место последовательное растяжение сначала вдоль одной оси, потом - вдоль другой). В кайнозойскую эру ось растяжения сместилась дальше на запад, что привело примерно 56 млн. лет назад к отколу блока хребта Ломоносова от Евразийской окраины, формированию хребта Гаккеля и к заложению океанических бассейнов котловин Нансена и Амундсена (Рисунок 106). Согласно построениям В.В. Буценко (2008) опускание блоков Амера-зийского суббассейна до океанических глубин и прекращение эрозии его возвышенных частей произошло около 20 млн. лет назад в результате накопившейся и достигшей критического уровня энергии деформации растяжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи обоснования глубинного строения и эволюции района котловины Подводников, что в дальнейшем может быть использовано при обосновании ВГКШ России и при оценке перспектив нефте-газоносности региона.

Основные научные и практические выводы:

1. Проведен анализ мирового опыта геолого-геофизических исследований структур континентального шельфа и глубоководных осадочных бассейнов Евразийского и Североамериканского континентов, разработана обобщенная модель глубинного строения структур растяжения земной коры от стадии внутриконтинентального рифта до формирования пассивных окраин континента, обоснованы структурно-вещественные параметры земной коры, предназначенные для типизации разнотипных блоков земной коры континентальной окраины.

2. Проведен анализ геолого-геофизической изученности арктического шельфа; создан динамически связанный цифровой банк данных в форме баз данных, гридов и картографических материалов, включающий в себя материалы по батиметрии, аномалиям магнитно-

го и гравитационного поля, глубинам залегания основных границ в земной коре, а также результаты трансформаций геофизических полей. Разработана методика обработки и интерпретации комплексной геолого-геофизической информации; обработка и интерпретация площадных данных включала в себя широкий комплекс процедур, в т.ч. определение глубины границы Мохо, объединение данных из разнородных источников, редуцирование эффектов границ в земной коре в аномальных потенциальных полях, классификация с использованием алгоритмов распознавания образов с обучением, линеа-ментный анализ; выполнено моделирование структур континентальной окраины района котловины Подводников с использованием технологий сейсмоплотностного моделирования в двумерной постановке по системе расчетных геофизических профилей.

3. Разработана модель глубинного строения, тектоники и геодинамики изучаемого региона с обоснованием типов разрезов и оценкой структурно-вещественных параметров котловины Подводников и обрамляющих ее структур. Изучены закономерности пространственного расположения блоков континентальной окраины и мезозойских рифтогенных структур, что позволило классифицировать земную кору котловины Подводников как утоненную базифи-цированную кору континентального типа, являющуюся фланговыми частями обрамляющих ее блоков.

Результаты исследований могут быть использованы при региональных геолого-структурных и прогнозно-минерагенических исследованиях восточного сектора российской Арктики.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих наиболее значимых работах:

1. Смирнов O.E. Структурные и петрофизические характеристики внутриплитных геодинамических обстановок Барен-цевоморско-Карского региона и северной окраины Евразийского континента / A.C. Егоров, O.E. Смирнов // СПб.: Записки Горного института 2012. Т. 197. С. 50-58.

2. Смирнов O.E. Сходство и отличия в строении Уральской и Пайхой-Новоземельской складчатых областей / A.C. Его-

ров, O.E. Смирнов, И.Ю. Винокуров, А.П. Каленич// СПб.: Записки Горного института 2013. Т. 200. С. 34-41.

3. Смирнов O.E. Рифтогенные структуры западного сектора Амеразийского суббассейна по данным комплексных геофизических исследований // СПб.: Записки Горного института 2013. Т. 200. С. 86-91.

4. Смирнов O.E. Результаты качественной интерпретации сейсмических материалов экспедиции Шельф-2011 в котловине Подводников совместно с данными грави- и магниторазведки // Матер. III всероссийской конф. молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана», посвященной 100-летию со дня рождения Р. М. Деменицкой. СПб.: ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга», 2012. С. 36-37 с.

5. Смирнов O.E. Проблемы геофизической изученности российского сектора Северного Ледовитого океана в свете решения актуальных геологических задач [Электронный ресурс]/ A.JT. Пискарев, В.А. Савин, O.E. Смирнов // Матер. Конф. «Современные геолого-геофизические исследования на российском шельфе» 21-22 ноября 2012 года, Мурманск: МАГЭ. CD-ROM.

6. Smirnov О. Preliminary Results of Geophysical Investigations in Podvodnikov Basin - Central Arctic [Электронный ресурс]// Матер, конф. EAGE «Saint-Petersburg 2012», 2-5 апреля 2012 года, Санкт-Петербург.

http://earthdoc.eage.org/publication/publicationdetails/?publication=57875

7. Smirnov O.E. Tectonic zoning of the earth crust of Barents-Kara seas region and adjacent structures of Eurasian continent / A.S. Egorov, I.Y. Vinokurov, A.P. Kalenich and O.E. Smirnov [Электронный ресурс]// Материалы конференции EAGE «Saint-Petersburg 2012», 2-5 апреля 2012 года, Санкт-Петербург.

http://earthdoc.eage.org/publication/publicationdetails/?publication=58724

8. Смирнов O.E. Рифтогенная природа котловины Подводников по материалам налёдных авиадесантных зондирований в экспедиции шельф-2010 [Электронный ресурс]// Материалы VIII Международной научно-практической конференции молодых специалистов "ГЕОФИЗИКА-20П", 2011, Санкт-Петерург. CD.

РИЦ Горного университета. 22.05.2013. 3.290. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Смирнов, Олег Евгеньевич, Санкт-Петербург

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

На правах рукописи

04201360405

СМИРНОВ Олег Евгеньевич

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ РАЙОНА КОТЛОВИНЫ ПОДВОДНИКОВ ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков

полезных ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Егоров Алексей Сергеевич

Санкт-Петербург -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...........................................................................................................................4

Глава 1 Геолого-геофизическая изученность котловины Подводников и смежных структур и научные представления об их строении....................................................9

1.1 Фактологическая основа геолого-геофизического моделирования котловины Подводников...............................................................................................................10

Батиметрические исследования.............................................................................13

Сейсмические исследования..................................................................................15

Магнитометрические материалы..........................................................................22

Гравиметрические материалы...............................................................................25

Геологические исследования.................................................................................27

1.2 Научные представления об особенностях глубинного строения и истории формирования глубоководной части Северного Ледовитого океана...................30

Геолого-геофизические модели глубинного строения земной коры................30

Геотектонические модели......................................................................................33

1.3 Выводы по главе 1................................................................................................39

Глава 2 Типизация земной коры района котловины Подводников..........................41

2.1 Научно-теоретические представления...............................................................41

2.2 Внутриконтинентальные рифты.........................................................................45

2.3 Зоны рифтогенеза в основании осадочных бассейнов.....................................52

2.4 Рифтогенные структуры пассивных окраин...................... ................................61

2.5 Обобщение проанализированных структур растяжения............. ....................68

2.6 Сопоставление параметров земной коры типовых структур растяжения окраин Евразийского и Американского континентов и района котловины Подводников...............................................................................................................72

2.7 Выводы по главе 2........................................ .........................................................77

Глава 3 Методика глубинного геолого-геофизического моделирования................79

3.1 Формирование рабочего банка данных геолого-геофизической информации по району котловины Подводников.........................................................................79

3.2 Изучение закономерностей распределения структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном измерении....................................93

3.3 Изучение разрезов земной коры вдоль регулярной системы геофизических профилей...................................................................................................................105

3.4 Выводы по главе 3..............................................................................................113

Глава 4 Модель глубинного строения района котловины Подводников..............114

4.1 Тектоническое районирование района котловины Подводников.................114

4.2 Геодинамическая модель формирования котловины Подводников.............123

4.3 Выводы по главе 4..............................................................................................127

Заключение...................................................................................................................129

Список литературы......................................................................................................131

Введение

Актуальность работы

В настоящее время изучение арктического региона является приоритетным направлением геолого-геофизических исследований всех приарктических государств. Изучение строения и эволюции земной коры котловины Подводников имеет принципиальное значение при обосновании внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) в центральном секторе российской Арктики. Геолого-геофизическое моделирование слабо изученного осадочного бассейна котловины Подводников позволит выйти на новый уровень оценки его нефтегазоносности.

Цель работы: изучение особенностей глубинного строения и эволюции осадочного бассейна района котловины Подводников по данным региональных геофизических съемок с использованием современных алгоритмов обработки, качественной и количественной интерпретации комплекса геофизических исследований.

Задачи исследований:

Анализ мирового опыта исследований структур растяжения земной коры, разработка и обоснование параметров их глубинного строения; сопоставление результатов анализа с геологическими структурами района котловины Подводников;

• Анализ геолого-геофизической изученности центрально-арктического региона и формирование динамически связанного цифрового банка данных в форме баз данных, гридов и картографических материалов. Разработка методики обработки и интерпретации комплексной геолого-геофизической информации и моделирование структур континентальной окраины района котловины Подводников.;

Разработка модели глубинного строения, тектоники и геодинамики изучаемого региона с обоснованием типов коры и оценкой структурно-вещественных параметров глубинных разрезов котловины Подводников и обрамляющих ее структур.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использовались методы анализа и обобщения результатов научно-производственных исследований структур растяжения земной коры на с использованием геологических и геофизических методов, что позволило обосновать оптимальную научно-теоретическую модель их глубинного строения. Выполнение геолого-геофизических построений опиралось на оригинальную методику комплексной обработки и интерпретации геофизической информации, включавшую в себя формирование цифрового рабочего банка данных, обеспечивающего импорт, экспорт, анализ информации и ее картографическое отображение. Окончательные версии карт и разрезов глубинного строения уточнялись и заверялись методом сейсмогравиметрического моделирования.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. На основе аналитического сопоставления результатов геолого-геофизических исследований глубинного строения осадочных бассейнов и пассивных окраин Евразийского и Североамериканского континентов и района котловины Подводников в пределах района исследований выделены два типа разрезов континентальной окраины: мощный континентальный шельф ВосточноСибирского моря, хребта Ломоносова и поднятия Менделеева и глубоководная утоненная континентальная окраина котловины Подводников.

2. Разработанная методика комплексных геолого-геофизических исследований, включающая технологии формирования динамически связанного цифрового банка разнотипных геолого-геофизических данных и выявление структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном и вертикальном измерениях обеспечивает решение задачи моделирования блоков земной коры континентальной окраины района котловины Подводников.

3. Геолого-геофизическая модель земной коры района котловины Подводников отражает закономерности взаимного пространственного расположения структур континентальной окраины - блоков шельфа Восточно-Сибирского моря, хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и отрога Геофизиков с вариациями мощностей (их средними значениями) консолидированного основания соответст-

венно 19-33 (31), 18-22 (20), 18-23 (21) и 15-18 (17) км и глубоководной утоненной до 10-15 км коры континентальной окраины котловины Подводников, происхождение которой объясняется активным проявлением позднемезозойского-кайнозойского рифтогенеза на фланговых зонах этих континентальных блоков.

Научная новизна работы

• Обосновано два основных типа разрезов континентальной окраины, фиксируемых в районе котловины Подводников: мощный континентальный шельф и глубоководная утоненная континентальная окраина.

• Показано, что для осевых частей блоков хребта Ломоносова, поднятия Менделеева, отрога Геофизиков и Восточно-Сибирского характерен типовой разрез мощного континентального шельфа; разрезы земной коры котловины Подводников рассматриваются как глубоководные утоненные в ходе позднемезозой-ских-кайнозойских процессов фланги этих континентальных блоков.

• Показано распределение по площади исследований блоков континентального шельфа и особенности их структурно-вещественной неоднородности; в пределах котловины Подводников выделено две зоны осевого растяжения.

Личный вклад автора:

- Участие в сборе и обработке сейсмических данных в ходе высокоширотных экспедиций Шельф-2010 и Шельф-2011 на борту НЭС «Академик Федоров» в районе исследований;

- Создание цифрового банка данных по району котловины Подводников, включающего в себя большой объем разнородной геолого-геофизической информации;

-Проведение обработки собранных материалов в латеральном измерении. Проведение сейсмогравиметрического моделирования вдоль системы расчетных геофизических профилей;

-Интерпретация всех полученных данных и составление тектонической схемы района котловины Подводников.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:

- применением комплексного подхода, включающего сбор, анализ и обобщение материалов исследований континентального шельфа Североамериканского и Евразийского континентов;

- использованием наиболее полного объема геолого-геофизической информации, преимущественно предоставленного ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга»;

- применением широкого комплекса методов обработки и комплексной интерпретации разнородной геолого-геофизической информации.

Практическая значимость работы:

Типизация блоков земной коры района котловины Подводников является важнейшим фактором при уточнении внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) России. Региональная геолого-геофизическая модель строения земной коры района исследований может быть использована при оценке перспектив неф-тегазоносности района котловины Подводников.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы в целом и отдельные ее заключения докладывались, обсуждались и получили одобрение на конференциях «Современные геолого-геофизические исследования на российском шельфе» (Мурманск, 2012), «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» (Санкт-Петербург, 2012), EAGE «Saint-Petersburg 2012» (Санкт-Петербург, 2012), «Геофизика-2011» (Санкт-Петербург, 2011), а также на заседаниях кафедры Геофизических и геохимических методов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» и на секции геофизики ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 139 страниц, 1 таблицу, 56 рисунков и список литературы из 70 наименований.

Написание диссертации было бы невозможным без постоянной всесторонней помощи и внимания со стороны научного руководителя д. г.-м. н. A.C. Егорова, которому автор выражает свою благодарность. Автор признателен руководству ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга» за предоставленные фактические материалы, а также лично сотрудникам отдела морской сейсморазведки этой организации: зав. отделом д. г.-м. н. В.А. Поселову за создание благоприятных условий для написания работы, д. г.-м. н. A.JI. Пискареву и д. г.-м. н. В.В. Буценко за их консультации по научным вопросам и магистру геологии В.А. Савину за его помощь в освоении специализированного программного обеспечения. Особую благодарность автор выражает старшему научному сотруднику ОАО «Севморгео» А.И. Атакову за посильную помощь в обработке геофизических материалов.

Глава 1 Геолого-геофизическая изученность котловины Подводников и смежных структур и научные представления об их строении

Арктика в течение многих десятилетий является объектом научных и политических интересов специалистов России и других приарктических государств. Российские исследования этого региона в последние годы проводятся с использованием широкого комплекса геологических, геофизических, батиметрических методов в рамках программы по обоснованию внешней границы континентального шельфа (ВГКШ). Аналогичные работы проводят по своим арктическим территориям Канада, США, Норвегия и Дания. Дополнительный интерес Арктический регион вызывает в связи с необходимостью прогнозной оценки и, в недалёком будущем, освоения ресурсов углеводородов. При всём многообразии проводимых исследований национальные геологические службы придерживаются некоторых общих принципов к изучению глубинного строения, тектоники и геодинамики региона, которые опираются на сходную фактологическую основу. Однако, научные выводы разных научных школ различаются достаточно радикально, что обусловлено как традициями этих научных школ, так и определенной политической ангажированностью. Многообразие глубинных геолого-геофизических и геотектонических построений в значительной мере определяется очень слабой изученностью этого региона и крайне сложной и неоднозначно трактуемой истории его развития. В данном разделе автор рассматривает и анализирует фактологическую основу района исследований и существующие научные представления о строении и эволюции Амеразийского суббассейна.

1.1 Фактологическая основа геолого-геофизического моделирования котловины Подводников

Котловина Подводников была выделена в качестве обособленной структуры в рельефе дна Северного Ледовитого океана исследователями СССР в 1950 году. Примерно в это же время началась реализация широкомасштабной программы планомерных исследований в глубоководной части Арктики (Рисунок 1.1). В рамках этой программы проводились сейсмические и батиметрические исследования сезонными дрейфующими экспедициями «Северный полюс». Совместно с Министерством Обороны проводились исследования авиадесантных экспедиций «Север», в рамках которых выполнялись точечные сейсмические зондирования, гравиметрические наблюдения, а также кратковременные (до 2-х недель) сейсмоба-тиметрические наблюдения с дрейфующих льдин. Расстояние между точками таких измерений в глубоководной части Арктики достигали сотен километров. Именно по этим материалам были построены первые карты рельефа дна, схемы мощности осадочного чехла и гравиметрические карты советского сектора Арктики. Начиная с середины 60-х годов огромные площади арктических акваторий стали планомерно покрываться аэромагнитной съемкой. На сегодняшний день аэромагнитной съемкой исследован практически весь Северный Ледовитый океан. Однако погрешность топографической привязки данных 60-80-х годов по оценкам исполнителей варьирует в пределах от первых километров до десятков километров. По мере накопления опыта работ происходило совершенствование геофизической аппаратуры, повышалась точность привязки наблюдений. С конца 90-х годов в Арктике выполняются спутниковые гравиметрические измерения (спутниковая альтиметрия). С каждым годом возрастает количество и плотность точек измерений аномального гравитационного поля, что повышает общую точность картографических и интерпретационных построений.

50° 60° 70° НО° 90° /00° //ГГ- /20° /40е /50°

Топография и шкала глубин, м

-5000 -4000-3000 -2500-2000 -1500-1 ООО -500 -200 -100 -50 -25 -10 0 50 100 200 300 400 500 600 700 800 1000

Рисунок 1.1 - Обзорная схема арктического региона (красной рамкой отмечена площадь исследований).

Толчком к новому витку исследований в арктическом регионе послужило подписание в декабре 1982 года Конвенции ООН по морскому праву и ее вступление в действие в 1994 году. В этой конвенции содержатся правила, по которым определяется зона исключительного права страны на экономическую деятельность в прибрежных акваториях. Ключевым понятием в этом контексте является понятие внешней границы континентального шельфа (ВГКШ), которая определяется по различным, в том числе и геологическим, критериям. С 1989 года по настоящее время проведена серия высокоширотных экспедиций, направленных на определение ВГКШ. В частности, выполнены сейсмические исследования методом глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ): профили Трансарктика-89-91, Трансарктика-92, Арктика-2000, Арткика-2005, Арктика-2007. В этих рейсах параллельно проводились гравиметрические, аэромагнитные и сейсмические наблюдения методом отраженных волн (МОВ), а также геологическое опробование донного материала. В последние годы выполнен большой объем бати�