Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла в Западной части Амеразийского бассейна
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Буценко, Виктор Владимирович
Введение
Глава 1. Обзор использовавшихся в диссертационной работе фактических материалов.
Глава 2. Сейсмостратиграфический анализ временных разрезов и глобальные суперциклы эвстатических колебаний относительного уровня моря.
Глава 3. Анализ скоростной расслоенности осадочного чехла.
Глава 4. Выделение крупнейшего регионального несогласия в осадочном чехле западной части Амеразийского бассейна
Глава 5. Сейсмостратиграфические характеристики верхнего структурного этажа осадочного чехла.
Глава 6. Сейсмостратиграфические характеристики нижнего структурного этажа осадочного чехла.
Глава 7. Сопоставление структуры осадочного чехла котловины
Подводников и хребта Ломоносова.
Глава 8. Экстраполяция стратиграфических реперов из Амеразийского бассейна в Евразийский.
Глава 9. Полученные результаты в свете вопросов эволюции
Амеразийского бассейна.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла в Западной части Амеразийского бассейна"
Данная диссертационная работа является, по-видимому, одной из первых попыток применения сейсмостратиграфических подходов для интерпретации сейсмических записей отраженных волн в глубоководной части Арктического бассейна, зарегистрированных в процессе дрейфов многолетних ледовых станций "Северный Полюс" (СП) и в высокоширотных арктических экспедициях. Представленный в диссертационной работе фактический материал сейсмических наблюдений интегрирован в базу сейсмических данных Арктики отдела морской сейсморазведки ВНИИОкеангеология.
Традиционно, часть глубоководного Арктического бассейна, расположенная восточнее хребта Ломоносова, называется Амеразийским бассейном (суббассейном). Из схемы сейсмической изученности (рис. 1) очевидно, что основной объем сейсмических исследований Амеразийского бассейна географически локализуется между хребтами Ломоносова и Альфа-Менделеева, т.е. в его условно западной части. Поэтому, под вынесенным в название диссертационной работы несколько громоздким определением "западная часть Амеразийского бассейна" подразумевается исследование осадочного чехла следующих крупнейших геологических структур (рис. 2):
- котловины Подводников, в которой по морфологическим признакам выделяются две батиметрические ступени - с преобладающими глубинами океана 2800 м (в дальнейшем котловина Подводников I) и 3300 м (котловина Подводников II);
- котловины Макарова с преобладающими глубинами океана 3800 м;
- хребтов Ломоносова, Менделеева и Альфа с максимальными глубинами до 2000 м.
Морфологически все перечисленные геоструктуры входят в состав Центрально-Арктической области поднятий (ЦАОП) или, более кратко, -Центрально-Арктического поднятия.
•4500 котловины:
I - Подводников I
II - Подводников II
III - Макарова
Рис. 2 Схема исследуемых геоморфоструктур
Актуальность исследований:
Без исследования структуры и седиментационных характеристик осадочного чехла в глубоководных бассейнах невозможно понимание геологической истории их развития. В настоящее время существуют несколько представлений о направлении эволюции Амеразийского бассейна, два из которых диаметрально противоположны.
Первое представление основано на концепции постепенного погружения реликтовых континентальных блоков земной коры (Гиперборейской, Панарктической или какой-либо иной платформы) и формирования котловин Амеразийского бассейна в результате процессов океанизации (Ю.Г. Киселев, 1986).
Второе представление рассматривает эволюцию бассейна с позиций тектоники плит и основано на концепции формирования котловин Амеразийского бассейна в результате процессов палеоспрединга -раннемезозойского при образовании котловины Подводников и позднемезозойского при образовании котловины Макарова (M.J1. Верба, 1998). В этом случае хребты Альфа и Менделеева рассматриваются соответственно как мезозойские палеорифты (Jackson H.R. et. al., 1986).
Существует также третья, в определенной степени промежуточная между двумя противоположными представлениями и возникшая позднее них, геодинамическая концепция эволюции (Ю.Е. Погребицкий, 1998; А.Д. Павленкин и др., 1998; В.А. Поселов и др., 2000). Она рассматривает Амеразийский бассейн, как часть более обширной единой Арктической геодинамической системы, в рамках которой все геоструктуры бассейна сформированы динамическими процессами внутриплитной тектоники при затянувшемся от поздней перми до раннего мела доспрединговом этапе континентального рифтогенеза. Таким образом, в рамках данного представления, Амеразийский бассейн рассматривается как деструктированный эпиконтинентальный (субконтинентальный, внешнешельфовый) бассейн.
Такое разнообразие во взглядах на эволюцию отражается на существующих версиях геологической интерпретации и стратификации комплексов осадочного чехла в глубоководной части Амеразийского бассейна. Большинство из них по вполне объективным причинам основано на концептуальных подходах, что неизбежно приводит к противоречивым результатам в оценке геологического возраста и седиментационных характеристик отложений.
В качестве примера можно привести варианты геологической трактовки низов осадочной толщи в котловине Макарова. По версии Ю.Я. Заманского (1993) они интепретируются как верхнепалеозойский комплекс континентального происхождения (концепция океанизации), а по версии Р. Джексон (1986), - как второй океанический слой (концепция палеоспрединга). В обоих случаях авторы версий приводят вполне убедительную геологическую аргументацию, основанную на противоположных представлениях о происхождении котловины Макарова.
Таким образом, актуальность исследований обусловлена необходимостью нахождения объективных подходов к определению геологического возраста, седиментационных характеристик и физических свойств осадочного чехла в обширных глубоководных районах Арктики, не обеспеченных данными бурения.
Цель диссертационной работы:
Цель работы - это попытка извлечь информацию о геологическом возрасте и седиментационных характеристиках комплексов осадочного чехла глубоководного Амеразийского бассейна непосредственно из зарегистрированного волнового поля посредством сейсмостратиграфического и сейсмофациального анализа временных разрезов.
Основные задачи исследований:
1. Выделение главных сейсмостратиграфических несогласий в осадочном чехле западной части Амеразийского бассейна.
2. Изучение скоростной расслоенности осадочного чехла.
3. Разделение толщи отложений на структурные этажи и сейсмостратиграфические комплексы.
4. Определение сейсмофациальных характеристик выделенных комплексов осадочного чехла.
5. Корреляция основных сейсмостратиграфических несогласий осадочного чехла с глобальными понижениями относительного уровня моря на графике эвстатических колебаний.
6. Проведение вероятностной оценки геологического возраста основных комплексов отложений на основе решения задач 1-5.
Методика исследований:
Исследования проводились в соответствии с двумя главными принципами сейсмической стратиграфии:
- после понижения уровня моря до какого-либо глобального низкого уровня в осадочном чехле развивается крупное несогласие;
- тип терригенных сейсмических фаций главным образом зависит от глубины моря на момент их отложения.
Методика исследований базировалась на апробированной и заверенной бурением в многочисленных районах Мирового океана классификации типов сейсмостратиграфических несогласий и сейсмофациальных единиц. Данная классификация, разработанная на основе мирового опыта сейсмостратиграфического анализа, определяет взаимосвязь между особенностями сейсмического поля отраженных волн и седиментационными характеристиками сейсмокомплексов, а также соответствие сейсмических записей в осадочной толще наиболее вероятным тектоническим и морфологическим условиям на момент отложения осадков.
Научная новизна исследований:
1. Исследована сейсмостратиграфическая и скоростная расслоенность осадочной толщи в глубоководной области западной части Амеразийского бассейна.
2. Изучены сейсмофациальные характеристики основных комплексов отложений.
3. Предложена и обоснована схема стратификации комплексов осадочного чехла в глубоководной области Амеразийского бассейна на основе графика глобальных суперциклов эвстатических колебаний относительного уровня моря.
4. Получены вероятностные оценки геологического времени образования котловин Подводников и Макарова.
Основные защищаемые положения:
1. В осадочном чехле западной части Амеразийского бассейна развито крупнейшее региональное несогласие, являющееся главным стратиграфическим репером в этом регионе. Сформировавшись по данным сейсмостратиграфического анализа в позднем олигоцене, оно отделяет верхний, неоген-четвертичный структурный этаж осадков от более древних отложений нижнего структурного этажа.
2. На основе сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла установлено стратиграфическое соответствие инициальной стадии формирования котловины Макарова началу эоцена. По данным сейсмофациального анализа, в течение эоцена-олигоцена котловина Макарова выполнялась терригенными постседиментационными переотложенными) осадками, сносимыми с бортов котловины - хребтов Ломоносова и Альфа. 3. По результатам сейсмостратиграфического анализа, котловина Подводников кардинально отличается от котловины Макарова строением нижнего структурного этажа осадков за счет развития в его основании двух дополнительных комплексов. Самый древний из них представлен терригенными постседиментационными осадками, переотложившимися в условиях глобального повышения уровня моря и повышенной тектонической активности раннего мела.
Практическая ценность:
В результате выполненного сейсмостратиграфического анализа выделены два репера волнового поля, которые дают возможность осуществлять стратиграфическую привязку комплексов осадочного чехла в глубоководных областях Арктического бассейна. Представлено подробное описание волновых, сейсмостратиграфических и сейсмофациальных характеристик этих реперов, позволяющее опознавать их на временных или глубинных динамических разрезах.
Личный вклад автора:
Временные разрезы по дрейфам СП и сейсмотомографические модели по геотраверсам ГСЗ получены и обработаны автором диссертационной работы (самостоятельно или в соавторстве). Кроме того, автор принимал участие в полевых сейсмических наблюдениях и в последующей обработке полученной сейсмической информации в составе международных высокоширотных арктических экспедиций ARK-1998 на s/v "Polarstern" и "Арктика-2000" на НЭС "Академик Федоров".
Реализация работы:
Разработанная в диссертационной работе сейсмостратиграфическая схема интерпретации комплексов осадочного чехла в глубоководной области Амеразийского бассейна в настоящее время используется при подготовке пакета научно-технической документации для представления в комиссию ООН по геолого-геофизическому обоснованию положения внешней границы континентального шельфа Российской Федерации.
Апробация работы:
Основные результаты исследований докладывались на секции геофизики Ученого Совета ВНИИОкеангеология (предварительная защита, протокол №4 от 15.05.2000 г.) и на международной геофизической конференции "300 лет горно-геологической службе России" в октябре 2000 г (В.В. Буценко и др., 2000).
Публикации:
По теме диссертации опубликовано 8 работ. Благодарности:
Автор выражает благодарность:
- научному руководителю, доктору геол.-мин. наук Павленкину А.Д. за конструктивную экспертную оценку диссертации;
- кандидату геол.-мин. наук Поселову В .А. за критический анализ и поддержку во время работы над диссертацией;
- кандидату геол.-мин. наук Киму Б.И за консультации и предоставленные геологические материалы.
1. Обзор использовавшихся в диссертационной работе фактических материалов
Настоящая диссертационная работа основана на анализе фактического материала сейсмических наблюдений, выполненных в исследуемом регионе в разные годы в рамках ряда отечественных и международных проектов с применением различных сейсмических технологий (рис. 1).
Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла проводился по данным ряда модификаций метода отраженных волн:
- сейсмозондирований MOB по линиям дрейфа российских дрейфующих станций "Северный Полюс" (СП-21, 22, 23, 24, 28) и по базовым наблюдениям высокоширотных экспедиций "Север";
- профилирования МОВ-ОГТ, выполненного в рамках международных арктических рейсов НИС "Polarstern" ARK-91, ARK-98 и по профилям МАГЭ-90;
Скоростная расслоенность осадочной толщи изучалась:
- по данным зондирований МПВ и базовых наблюдений MOB экспедиций "Север";
- по данным зондирований ГСЗ, выполненных ПМГРЭ по геотраверсам CJIO 89-92 в рамках программы "Трансарктика" и "Арктика-2000";
- по материалам зондирований МПВ международных рейсов НИС "Polarstern" ARK-91, ARK-98.
Материалы MOB по дрейфам СП и базовым наблюдениям экспедиций "Север" изначально были получены в аналоговом виде. Их оцифровка проводилась во ВНИИОкеангеология и ПМГРЭ. Оцифрованная сейсмическая информация на начальном этапе обрабатывалась специально созданным в отделе морской сейсморазведки программным пакетом ГИС "Океан" (разработчик A.B. Булаткин), ориентированным на обработку нестандартных систем наблюдения. Данная ГИС позволяет в интерактивном режиме географически редактировать линии дрейфов СП и дрейфов ледовых баз
Север" - выбирать тренды, удалять петли дрейфов, разряжать на участках их замедления точки сейсмозондирований для регуляризации шага наблюдений по slalom line. Далее файлы сейсмической информации отредактированных дрейфов экспортировались в формат SEG-Y для дальнейшей обработки системой РгоМах 6.0 (владелец лицензии - отдел морской сейсморазведки ВНИИОкеангеология). Средствами РгоМах выполнялся скоростной анализ, обрабатывались и визуализировались результирующие временные разрезы.
Данные ГСЗ по геотраверсам СЛО 89-92 оцифровывались в ГП ПМГРЭ. Отпикированные годографы первых волн экспортировались в текстовые файлы для последующей сейсмотомографической обработки, выполненной во ВНИИОкеангеология.
Материалы МОВ-ОГТ и МПВ, полученные в международных рейсах ARK-91 и ARK-98 на НИС "Polarstern", опубликованы (W. Jokat, 1995; W. Jokat, 1999). Соответственно в работе использовались твердые копии временных разрезов и скоростных колонок.
Таким образом, все использовавшиеся в диссертационной работе сейсмические материалы делятся на две группы:
1. Хранящиеся в цифровом виде в рамках создаваемой в отделе морской сейсморазведки базы сейсмических данных по проблеме ВГКШ России в Арктике - материалы дрейфов СП и базовых наблюдений экспедиций "Север", разрезы МАГЭ-90, данные ГСЗ по геотраверсам СЛО 89-92 программы "Трансарктика" и "Арктика-2000".
2. Опубликованные в виде твердых копий временных разрезов и скоростных колонок - материалы по международным высокоширотным экспедициям НИС "Polarstern" ARK-91 и ARK-98.
2. Сейсмостратиграфический анализ временных разрезов и глобальные суперциклы эвстатических колебаний относительного уровня моря
Сейсмическая стратиграфия - это изучение стратиграфии и фациального состава осадочных пород посредством интерпретации сейсмических данных. По определению сейсмической стратиграфии осадочный комплекс представляет собой сейсмостратиграфическую единицу, сложенную последовательностью согласно залегающих и генетически взаимосвязанных слоев и ограниченную в кровле и подошве несогласиями. Сейсмический комплекс может также ограничиваться согласными поверхностями, т.е. без заметного углового несогласия; в этом случае они выделяются как динамически более яркие (по сравнению с внутрикомплексными отражениями) рефлекторы, т.к. на границе осадочных комплексов более резко изменяется акустический импеданс. По мере латерального прослеживания какой-либо границы комплекса на достаточно протяженных (региональных) сейсмических разрезах, она выделяется, как правило, в виде несогласной границы на одних участках разреза и как эквивалентная ей согласная, но динамически яркая поверхность на других.
Тем не менее, основным физическим критерием, используемым при определении границы комплекса, является наличие признаков углового несогласия. Различают четыре сейсмостратиграфических типа несогласий: эрозионный срез (субаэральный или подводный), кровельное прилегание, подошвенное прилегание и подошвенное налегание. Все они ".являются индикаторами перерыва в осадконакоплении в течение значительного интервала геологического времени, причем подошвенное налегание служит индикатором перерыва, вызванного отсутствием седиментации, а не эрозионными процессами" (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 2). Значительным перерывом в сейсмической стратиграфии считается интервал в несколько миллионов лет. "Поскольку сейсмический комплекс, как правило, охватывает диапазон в несколько миллионов лет, его отсутствие свидетельствует о наличие перерыва примерно такой же длительности" (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 2).
Распространенное в пределах бассейна непрерывное отражение служит в сейсмической стратиграфии главным стратиграфическим репером в изучаемом регионе. Если эквивалентная этому отражению поверхность характеризуется чертами несогласия по сейсмостратиграфическому типу подошвенного налегания, то, как стратиграфический репер, оно приобретает первостепенное значение. Исключительное значение данного сейсмостратиграфического типа несогласий в глубоководных бассейнах обусловлено экспериментально установленным в многочисленных районах Мирового океана фактом, на основе которого собственно и появился такой метод интерпретации сейсмических записей, как сейсмическая стратиграфия. Этот факт формулируется следующим образом: "Подошвенное налегание является диагностическим признаком крупного относительного понижения уровня моря и чаще всего встречается в районах континентальных окраин и глубоководных бассейнов" (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 3). Или другими словами: "После значительного понижения уровня моря до какого-нибудь глобального низкого уровня обычно развивается крупное межрегиональное несогласие" (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 4).
Во избежание путаницы в терминологии следует уточнить, что понятия "понижение" или "повышение" уровня моря в данной работе используются в том смысле, какой в него вкладывается в сейсмической стратиграфии. По определению последней, под относительным понижением (повышением) уровня моря понимается понижение (повышение) уровня моря по отношению к нижележащей первичной поверхности осадконакопления.
Критерием выделения подошвенного налегания является набор следующих признаков - вышележащие горизонтальные или наклонные слои отложений выклиниваются у наклоненной с более значительным углом поверхности несогласия:
Важно не путать подошвенное налегание с подошвенным прилеганием. В случае последнего угол наклона выклинивающихся слоев больше наклона поверхности несогласия:
Тесная взаимосвязь между развитием несогласий в осадочном чехле и глобальными понижениями уровня моря подтверждена бурением и многочисленными геологическими исследованиями на островах и береговом обрамлении акваторий. Кроме того, эту взаимосвязь достаточно легко реконструировать умозрительно:
Относительный уровень моря понижается. Обнажаются шельфы, на которых развивается субаэральная эрозия, а реки свой материал, минуя шельф, откладывают преимущественно на континентальном склоне. Понижается скорость переноса обломочного материала, а в отложениях преобладание песчанистых фаций сменяется преобладанием глинистых -высокоэнергетическая обстановка осадконакопления сменяется низкоэнергетической. Объем переносимых обломочных масс, достигающих глубоководных районов континентальных окраин, кардинально сокращается. В глубоководных бассейнах наступает перерыв в седиментации, вследствие которого в осадочном чехле развивается несогласие. Если уровень моря понижается до глобального низкого уровня, то развивается региональное несогласие.
Относительный уровень моря повышается. Мелкие моря начинают покрывать большую часть шельфа. Процесс осадконакопления идет по пути формирования лопастей клиноформ, пересекающих мелководный шельф и достигающих глубоководных участков бассейна. Привнесенные в глубоководные районы отложения начинают налегать на уже сформированную поверхность несогласия; она приобретает сейсмостратиграфический тип подошвенного налегания.
Важной составной частью сейсмической стратиграфии является сейсмофациальный анализ осадочных отложений. Сейсмофациалъный анализ изучает внутреннюю структуру предварительно выделенных комплексов и восстанавливает морфологическую и тектоническую обстановки во время их осадконакопления по сочетанию таких характеристик, как конфигурация, амплитуда, непрерывность и частота внутренних рефлекторов.
Р. Митчем и П.Р. Вейл, анализируя сейсмические данные в различных районах Мирового океана, отметили, что отложения, накопленные в периоды низкого и высокого уровней моря, обычно сильно отличаются друг от друга по седиментационным характеристикам. Позднее данная эмпирическая закономерность превратилась в основной принцип сейсмофациального анализа, который сформулировал Б. Сангри (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 9): "Тип терригенных сейсмических фаций главным образом зависит от глубины моря на момент накопления отложений".
На основе мирового опыта сейсмофациального анализа была разработана классификация типов сейсмофациальных единиц (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статьи 6, 9). Из большого набора сейсмофациальных типов выделим три наиболее значимых:
Первый тип сейсмофаций отображается на сейсмических записях четко выраженной непрерывностью и высокими амплитудами отражений, с параллельным или слегка расходящимся внутренним рисунком. Он характерен для типично мелководных морских обломочных осадков.
Второй тип сейсмофаций характеризуется чередующимся набором низкоамплитудных участков записи, разделенных относительно высокоамплитудными параллельными двух-трехфазными отражениями. Данный тип обычно наблюдается при переслаивании относительно тонких пластов, отложенных в высоко- и низкоэнергетической обстановках осадконакопления и представленных соответственно турбидитовыми песчаниками и глинами.
Третий тип сейсмофаций характеризуется схемой хаотического заполнения низкоамплитудными рефлекторами и часто наблюдается в пониженных участках рельефа склона и дна глубоководного бассейна, включая его абиссальную часть. Данным типом обычно отображаются структуры постседиментационного оползания осадков, комплексы заполнения понижений рельефа за счет обрушения склонов и зоны интенсивных нарушений или сложной дислоцированности.
В соответствии с основным принципом сейсмофациального анализа, первый тип сейсмофаций формируется в условиях стабильно низкого уровня моря, второй тип образуется при относительно короткопериодных и малоамплитудных колебаниях относительного уровня моря, а третий формируется при значительном повышении уровня моря в тектонически активных условиях.
Таким образом, основные задачи интерпретатора, занимающегося сейсмостратиграфической расшифровкой волновых полей MOB в глубоководных бассейнах, сводятся к следующим:
- выделение на сейсмических временных разрезах региональных подошвенных несогласий (по признакам подошвенного налегания) в качестве границ осадочных комплексов;
- стратиграфическая корреляция выделенных несогласий с глобальными понижениями уровня моря на графике эвстатических колебаний;
- сейсмофациальный анализ внутренней структуры осадочных комплексов.
Другого, более или менее объективного способа стратификации осадочных комплексов и реконструкции обстановки их отложения в глубоководных бассейнах, где, за редким исключением, отсутствуют данные глубоководного бурения, в настоящее время не существует.
На рис. За представлена хорошо известная специалистам кривая глобальных суперциклов относительных изменений уровня моря для фанерозоя П.Р. Вейла, P.M. Митчема-Мл., С. Томпсона (P.R. Vail, R.M. Mitchem-Jr., S. Thompson, 1977), причем, по мнению авторов графика, достоверность кривой наиболее высока от позднего триаса до наших дней (рис. 36). По горизонтальной оси показаны относительные положения уровня моря в масштабе от 1.0 до 0.0, где значение 1.0 соответствует максимально высокому уровню в позднем мелу (65 млн. лет назад) - плюс 350 м относительно современного, а значение 0.0 соответствует максимально низкому уровню в позднем олигоцене (30 млн. лет назад) - минус 250 м относительно современного. Таким образом, шкала нормирована на максимальный перепад уровня моря, равный 600 м.
Возникает естественный вопрос, приобретающий первостепенное значение при проведении сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла в Арктическом бассейне, - является ли корректным использование графика глобальных суперциклов эвстатических колебаний относительного уровня моря для стратификации глубоководных отложений Северного Ледовитого океана, в частности Амеразийского суббассейна?
Первое. Существуют две наиболее апробированных теории о влиянии геологических процессов в Мировом океане на Арктический бассейн.
По концепции В.И. Устрицкого (В.И. Устрицкий, 1998) предполагается, что после позднего палеозоя все арктические морские бассейны были тесно связаны с Тихим океаном и до кайнозоя представляли огромный залив последнего. Лишь в кайнозое, в результате проникновения в Арктику рифтогенной системы Атлантики, возникли Норвежско-Гренландский и Евразийский бассейны, являющиеся неотъемлемой частью Атлантического океана.
Периоды а).
Глобальные суперциклы
Относит изменения уровня ямря t — Псдгы Понижение-— ,
Кембрийский
Рис. 3 Кривая глобальных суперциклов эвстатических колебаний уровня моря (P.R. Vail, R.M. Mitchem-Jr., S. Thompson)
По концепции Ю.Е. Погребицкого (Ю.Е. Погребицкий, 1998) считается, что, начиная с поздней перми, Арктическая геодепрессия является автономной составной частью более обширной Атлантической геодинамической системы.
Оба представления, противореча друг другу, тем не менее сходятся в одном - с начала мезозоя существовала тесная связь Арктического бассейна с Мировым океаном (в данном случае не имеет значения - Тихим или Атлантическим). Таким образом, идея об изолированности акватории Арктики от Мирового океана на протяжении мезозоя-кайнозоя отвергается сразу двумя наиболее общепринятыми геологическими концепциями.
Второе. В принципе, региональная кривая суперциклов Северного Ледовитого океана может отличаться от эвстатической под влиянием специфичных для арктического бассейна региональных тектонических процессов. Для того чтобы выяснить, насколько это отличие существенно, обратимся к фактам натурных наблюдений, т.е. к имеющимся геологическим и сейсмическим данным по периферии Амеразийского бассейна.
В сборнике "Геология складчатого обрамления Амеразийского суббассейна" (под ред. И.С. Грамберга, 1991), Б.И. Ким и Б.Я. Слободин, на основе анализа геологических материалов в бассейнах Лаптевском, ВосточноСибирском, Чукотском, Бофортском и на островах Канадского Арктического архипелага и Новосибирских, установили общность и синхронность по времени основных этапов третичной истории развития восточного сектора Российской Арктики и Арктической Канады. Среди этапов авторы, в частности, выделяют:
- эоцен-раннеолигоценовый трансгрессивный этап (коррелируется с интервалом относительно высокого уровня моря в суперцикле ТЬ, рис. 3);
- позднеолигоценовый регрессивный этап (коррелируется с глобальным понижением уровня моря на границе суперциклов ТЬ и Тс, рис. 3);
- средне-позднемиоценовый трансгрессивный этап (коррелируется с повышением уровня моря в середине суперцикла Тс, рис. 3);
- позднемиоценовый регрессивный этап с межрегиональным размывом (коррелируется с глобальным понижением уровня моря на границе суперциклов Тс и Тё, рис. 3).
По материалам сейсмических наблюдений МОВ-ОГТ, выполненных Канадской геологической службой на Бофортском шельфе (М.Е. ЕпасИеэси, 1990), выявлен ряд сейсмостратиграфических несогласий, стратификация которых осуществлялась по данным бурения в окрестности района сейсмических исследований. Были установлены четыре основных стратиграфических несогласия:
- в конце миоцена (коррелируется с границей суперциклов Тс и Тс1);
- в конце олигоцена (коррелируется с границей супер циклов ТЬ и Тс);
- в раннем палеоцене (коррелируется с границей супер циклов КЬ и Та);
- в конце раннего мела (коррелируется с границей суперциклов Ка и КЬ).
Итак, данные геологических и заверенных бурением сейсмических исследований по периферии Амеразийского бассейна вполне коррелируются, по крайней мере начиная от середины мела, с кривой глобальных суперциклов (рис. 3). Следовательно имеются веские основания для предположения о правомерности использования глобальных суперциклов эвстатических колебаний уровня моря для стратификации основных комплексов верхнемеловых-кайнозойских отложений глубоководной части Амеразийского бассейна. По-видимому, существующие отклонения региональной кривой суперциклов Арктики от эвстатической (под воздействием специфичных для Арктики геотектонических явлений) имеют значение только при попытках более детальной стратификации разреза по циклам более высокого порядка.
Таким образом, корреляция геолого-геофизических материалов (включая данные бурения) по береговому, островному и шельфовому обрамлению Амеразийского бассейна с кривой эвстатических колебаний относительного изменения уровня моря позволяет сделать вывод о преобладании эвстатической составляющей в колебаниях уровня Северного Ледовитого океана, начиная с середины мела и до конца неогена.
Аналогичный вывод можно сделать об эвстатической составляющей геотектонических процессов в Амеразийском бассейне, т.к. глобальные суперциклы колебаний уровня моря являются лишь следствием глобальной тектоники.
3. Анализ скоростной расслоенности осадочного чехла
Основной объем информации о скоростной расслоенности осадочного чехла был получен по данным точечных зондирований МПВ, позволяющих оценить изменение с глубиной интервальных скоростей в точке зондирования. Кроме того, использовалась скоростная информация, которую можно было извлечь из материалов MOB с достаточно длинными приемными расстановками (данные базовых наблюдений экспедиций "Север"). В этом случае оценивалось изменение интервальных скоростей в зависимости от двойного времени пробега отраженных волн. Все результаты измерений интервальных скоростей в осадочном чехле Амеразийского бассейна собраны в табл. 1, а плановое положение точек соответствующих скоростных колонок показано на рис. 4.
Достаточно большое общее количество скоростных колонок (40) позволило использовать для скоростного анализа статистический подход, повышающий достоверность оценки интервальных скоростей осадочных комплексов. Статистический анализ дает возможность существенно снизить влияние ошибок в измерении скоростей, связанных с экспериментальными или интерпретационными погрешностями, наклонами границ и т.п., на результаты оценки. Диапазон анализируемых скоростей искусственно ограничивался сверху значением интервальной скорости 5.4 км/с. Это делалось для того, чтобы исключить влияние высокоскоростных слоев, возможно соответствующих комплексам фундамента, на статистические оценки скоростной расслоенности осадочного чехла.
На рис. 5а представлена гистограмма распределения интервальных скоростей в осадочном чехле Амеразийского бассейна, на которой
Таблица 1
Данные измерений интервальных скоростей в осадочном чехле Амеразийского бассейна
N точки широта долгота Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. Нкровли Vhht. год/проект/метод Геоструктура
3 87.25 180 -3.45 1.65 -3.75 2 -4.15 2.9 -4.9 5 с-71 котл. Макарова
4 82 160 -2.7 1.65 -3.2 2.1 -3.8 3.1 -5.02 6.1 с-70 котл. Подводников
5 80.75 143 -1.3 1.64 -1.62 2.2 -2.1 4 -2.8 6 с-64 хребет Ломоносова
6 85 -150 -2.3 1.56 -2.4 2.8 -2.9 5 с-75 хребет Альфа
7 84.25 -118 -2.64 1.54 -2.81 2.5 -3.07 5 с-76 хребет Альфа
8 81.5 -164 -3 1.66 -3.22 2.5 -3.6 3.3 -3.95 5.5 с-74 Канадская котл.
9 81 -132 -3.44 1.65 -3.61 2.1 -4,14 2.5 -4.45 3.3 ^4.98 5.3 с-77 Канадская котл.
10 83.5 -147 -3.5 1.67 -3.75 2.22 -4 2.5 -4.25 2.86 -4.55 3.3 -5.2 5.5 с-78 хребет Альфа
11 77.25 -154 -3.7 1.54 -3.89 2 -4.65 2.5 -5.2 3.22 -7 6 с-79 Чукотский купол
12 79.233 149 -0.2 1.82 -1 2.32 -1.8 3.42 с-65 шельф Де Лонга
13 78,283 163.17 -0.2 1.9 -1 2.9 -3 4 -4.9 6 сп-13(1965) шельф Де Лонга
14 78 717 151.35 -0.25 1.8 -0,4 2.2 -1? 3.8 -2.2 5.15 ^1.1 6.35 с-80 шельф Де Лонга
15 78.283 152.25 -0.1 1.65 -0.25 1.9 -0.5 2,45 -0.7 5.2 с-80 шельф Де Лонга
16 79.283 154.5 -0.8 1.6 -2.4 3.2 -4? 3.8 -6.1 5.35 с-80 шельф Де Лонга
17 81.367 164.58 -2.6 1.6-2.5 ^1.5 3.5-4.2 -7.9 5-5.3 -9 5.5-5.8 сло-89 котл. Подводников
18 78.25 156.67 -0.2 1.8 -0.3 2.2 -0.5 2.7 -1 7 могт-90(маге) шельф Де Лонга
19 79.233 159 -0.3 1.9 -I 2.3 -1.6 2.7 -2.4 3.3 -4.8 4.2 -6.1 4.6 могт-90(маге) шельф Де Лонга
20 79.717 163 -1.8 1.7-1.8 -2.7 2.6-2.8 -3.65 3-3.8 -5.5 4 -8.7 4.5 могт-90(маге) котл. Подводников
21 80.367 159.67 -2.5 1.8 -3.4 2.4 -3.6 2.7 -5 3.7 -5.6 4.5 сло-91 котл. Подводников
24 84 141,4 -2.5 1.85 -2.8 2.4 -3.3 2.8 -4.4 3.9 с-92 мов хребет Ломоносова
27 74.167 115.5 -0.1 2 -0.6 2.5 -0.9 3,8-4,0 -3 4.8 -4.1 5.5 -6 6 могт-маге море Лаптевых
28 75 132 -0.7 2.1 -1 2.3 -3 3.4 -5.5 4.2 -6.5 5.2 могт-маге море Лаптевых
32 87.95 142.67 -1.12 1.8 -1.35 2.1 -1.6 4 -2.43 5 -3.3 5.8 ark-91 хребет Ломоносова
33 87.94 139.68 -1.2 1.8 -1.42 2.1 -1.63 4.2 -2.25 4.7 ark-91 хребет Ломоносова
34 87.72 139.84 -1.2 1.8 -1.35 2.1 -1.6 4.3 -1.85 4.6 -2.14 5.2 -3.8 6.3 ark-91 хребет Ломоносова
42 87.73 130.87 -2.4 1.8 -2.55 2.5 -2.55 2.5 -3.3 4.2 -3.3 4.2 ark-91 хребет Ломоносова
50 85.33 -155.75 1.6 2.2 2.7 3.9 4.8 ark-98 хребет Альфа
51 85.21 -157.17 1.9 2.6 4.6 5 5.7 ark-98 хребет Альфа
52 85.2 -164.04 1.55 2.3 4.5 5,1 5.7 ark-98 хребет Альфа
53 85.28 -172.6 1.6 2.2 4.7 5.5 6 ark-98 хребет Альфа
54 80.33 142.73 2 2.6 3.2 4.5 5.3 ark-98 хр. Ломоносова-м. Лапт.
55 87.7 161 -3.9 1.8 -4.3 2.4-2.5 -5.3 2.85-3.15 -6.3 3.3 3.7 c-90 mob котл. Макарова
56 83.4 162.5 -2.9 1.7 -3.3 2.15 А 2.8 -4.4 3.9 c-89 mob котл. Подводников (П)
57 79.8 159.6 -2.4 1.75 -2.8 2.3 -3.6 2.9 -5.1 3.6 c-91 mob котл. Подводников
58 86.72 176.1 -4.2 1.9 -4.3 2.7 -5 3.4 -5.4 3.7 сло-90 котл. Макарова
59 87.05 178.77 -4.3 1.7 -4.4 2.5 -5.1 3.2 -5.9 3.7 сло-90 котл. Макарова
60 87.63 176.72 -4.1 1.9 -4.4 2.8 -5 3,4 -5.7 3.7 сло-90 котл. Макарова
61 88.13 174.93 -4 1.9 -4.3 2.7 -4.5 3.4 -4.6 3.7 сло-90 котл. Макарова
62 88.58 165.83 -4.1 19 -4.2 2.7 -4.5 3.7 сло-90 котл. Макарова
63 83.78 140.82 -2.2 1.6 -2.5 2.2 -3.2 4 -5.6 5.5 -11.9 7.2 сло-92 хребет Ломоносова
64 83.47 146.58 -1.7 1.6 -2.5 4 -2.7 4.5 -7.1 6 сло-92 хребет Ломоносова
65 84.08 151.58 -2.5 1.6 -2.9 2.2 -3.4 4 -6.3 6 сло-92 хребет Ломоносова ю
160 180 ' 9 - точка измерения интервальных скоростей и ее номер в табл. 1
Рис. 4 Схема планового положения точек скоростных измерений 0-3 т Амеразийский бассейн
0.25 0.2 Г г- 0.15 7 с 0.1
0.05 0
Щ|Ун1>
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 интервальная скорость, км/с б). 0.5
0.45 | хребты Ломоносова, Альфа
0.4 0.35 т 0.25
1 0.2 0.15 0.1 0.05 0
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 интервальная скорость, км/с в;. 0.55 0.5 0.45 0.4 (л 0.35
X о.з
2 025 % 0.2
0.15
0.1
0.05 0 котловины Подводников, Макарова и
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 интервальная скорость, км/с
--порог случайных величин
Рис. 5 Гистограммы распределения интервальных скоростей в осадочном чехле по данным измерений в Амеразийском бассейне дифференцируются восемь статистических максимумов, характеризующих скоростную расслоенность отложений и соответствующих, по-видимому, различным комплексам осадочного чехла:
1. 1.6-1.9 км/с;
2. 2.1-2.3 км/с;
3. 2.5 км/с;
4. 2.7-2.9 км/с;
5. 3.2-3.4 км/с;
6. 3.7-4.2 км/с;
7. 4.5-4.7 км/с;
8. 5.0-5.3 км/с
Данный набор скоростных слоев можно рассматривать как статистическую скоростную колонку Амеразийского бассейна.
Также были отдельно рассчитаны гистограммы по выборкам скоростных измерений на хребтах Ломоносова, Альфа (рис. 56) и в пределах котловин Подводников, Макарова (рис. 5в).
Скоростную расслоенность осадочных отложений на хребтах характеризуют семь скоростных статистических максимумов:
1. 1.6 км/с;
2. 1.8 км/с;
3. 2.1-2.2 км/с;
4. 2.5-2.8 км/с;
5. 4.0-4.2 км/с;
6. 4.5-4.7 км/с;
7. 5.0 км/с
Скоростную расслоенность чехла котловин описывают восемь скоростных статистических максимумов:
1. 1.7-1.9 км/с;
2. 2.1 км/с;
3. 2.4-2.5 км/с;
4. 2.7-2.9 км/с;
5. 3.1-3.4 км/с;
6. 3.6-4.0 км/с;
7. 4.5 км/с;
8. 5.0-5.3 км/с
Статистическая оценка значений интервальных скоростей позволяет увидеть некоторые закономерности в скоростной расслоенности осадочного чехла западной части Амеразийского бассейна, указывающие на различия в скоростных разрезах хребтов и котловин. На рис. 5 видно, что их гистограммы отличаются по количеству основных скоростных максимумов и их распределению. В основном это касается скоростного диапазона от 2.5 км/с до 3.7 км/с. Четыре характерных для котловин скоростных пика с интервальными скоростями 2.5 км/с, 2.7-2.9 км/с, 3.2-3.4 км/с и 3.7 км/с представлены на гистограмме хребтов либо статистически слабо (два первых пика), либо вообще отсутствуют (два последних пика). Другими словами, из скоростного разреза хребтов статистически выпадают слои с данными интервальными скоростями. "Статистически выпадают или представлены статистически слабо" означает, что отдельные измерения на хребтах могут фиксировать значения интервальных скоростей в диапазоне 2.5-3.7 км/с, но, либо вероятность их соответствия реальным скоростям осадочных слоев на хребтах относительно невелика, либо слои с данными скоростями представлены на хребтах отдельными маломощными образованьями. Аналогично три характерных для хребтов скоростных слоя с интервальными скоростями 4.04.2 км/с, 4.5-4.7 км/с и 5.0 км/с представлены статистически слабо уже в котловинах.
В дальнейшем будет показано, что данные закономерности коррелируются с процессами размыва и переотложения осадков в западной части Амеразийского бассейна и определяются расчленением осадочной толщи хребтов и котловин на комплексы отложений с различными сейсмостратиграфическими и сейсмофациальными характеристиками. В процессе сейсмостратиграфического анализа будут установлены соответствия отдельных скоростных слоев (или их групп) выявленным сейсмостратиграфическим комплексам осадков.
4. Выделение крупнейшего регионального несогласия в осадочном чехле западной части Лмеразийского бассейна
О структуре осадочного чехла котловин Подводников и Макарова наиболее полное представление дает временной разрез по дрейфу СП-28, проходящему по их простиранию (рис. 6). При его анализе становятся очевидными три главных особенности волнового поля:
1. Наличие динамически яркого рефлектора или, в сейсмостратиграфических терминах, "яркого латерального пятна", разделяющего толщу осадков котловин на два структурных этажа -относительно высокочастотный верхний и более низкочастотный нижний. Данное отражение представлено набором 5-6 преобладающих по интенсивности фаз, иногда разделяющихся на два 2-3-фазных волновых пакета (ПК 273-320, 928-1060).
2. Динамические особенности рефлектора позволяют латерально прослеживать данный отражающий горизонт через разделяющие котловины зоны выступов акустического фундамента (через зоны потери фазовой корреляции). Таким образом, он устанавливается и уверенно отождествляется в котловинах Подводников I, Подводников II и Макарова. Прослеживание данного рефлектора на такой огромной площади Арктического бассейна позволяет считать его региональным отражением.
3. Эквивалентная данному региональному рефлектору поверхность является несогласием. Вышележащие горизонтальные или наклонные слои постепенно выклиниваются вверх по восстанию наклоненной с большим углом поверхности несогласия (котл. Подводников I, ПК 0-280; котл. Подводников И, ПК 370-420; котл. Макарова, ПК 700-800). Это -классический случай подошвенного налегания вышележащих осадочных слоев. Как уже отмечалось, данный сейсмостратиграфический тип несогласия
151.2 216.4 2~3.0 ¡20.0 ЗЛ\1 414.0 4^5.5
515: копчовина Подводников 1 копчовина Подводников I/ тЮошвенное налегание кровюъное прилегание котловина Макарова подошвенное налегание
8{6.5 8 72.4 9^8.2 9^6.5 1(^18.6 1Ц62.5 1Ц1.6 12^55.2 13^8.5
Рис. 6 Характер волнового поля по субмеридиональному сечению ЦАОП (дрейф СП-28) служит индикатором перерыва в осадконакоплении, вызванного отсутствием седиментации.
Итак, имеющийся фактический материал позволяет однозначно установить наличие крупного регионального несогласия в котловинах Подводников (I и II) и Макарова. Если считать установленным региональный характер данного несогласия в котловинах, то естественно попытаться проследить его и на поднятиях.
На рис. 7 представлен ряд сечений зоны сочленения хребта Ломоносова с котловинами Подводников (I и II) и Макарова, а также фрагменты разреза по дрейфу СП-28 (по простиранию котловин), которых эти сечения касаются или пересекают:
Сечение 1: хр. Ломоносова («82°с.ш.) - подножье склона шельфа островов Де Лонга;
Сечение 2: хр. Ломоносова («84°с.ш.) - котл. Подводников I;
Сечение 3: хр. Ломоносова («86°-89° с.ш.) - котл. Подводников II;
Сечение 4: хр. Ломоносова («88°с.ш.) - котл. Макарова.
Сечение 1 представлено участком дрейфа СП-24. На временном разрезе уверенно выделяется преобладающий по интенсивности рефлектор с близкими рассмотренным выше динамическими характеристиками, который непрерывно прослеживается от вершины хребта Ломоносова (в его южной части) до континентального склона шельфа островов Де Лонга. Расчлененный рельеф рефлектора в окрестности склона и континентального подножья может указывать на влияние процессов эрозии при формировании эквивалентной поверхности несогласия. Мелкомасштабные понижения в рельефе поверхности могут соответствовать подводным каньонам или руслам мутьевых потоков, которые прорезают конусы выноса на континентальном подножье.
Сечение 2 представлено временным разрезом ОГТ по профилю 98550 экспедиции ARK 98, который сечет хребет Ломоносова в его средней части и пересекает участок дрейфа («ПК 220) СП-28 в районе котловины Подводников I. На разрезе уверенно выделяется рефлектор, представленный
СП-28 (пк 930-1100) котловина Макарова
-5 0*
Сечение 3 (СП-23) хребет Ломоносова
СП-28 (пк 515-650) ювина Подводников 11
ТД1Ш
Сечение 2 (пр. 98550, АЯК 98) хребет Ломоносова котловина уоР Подводников I/
СП-28 (пк 0-320) котловина Подводников I
У! V Ж'.:"' V У, ЭйК .^ ■ ; V ■
I?-/ ; жШаФЙ^Ы '••■: Чч»
Сечение 1 (СП-24)
Ломоносова подножие склона шельфа Де Лонга
Рис. 7 Сечения зоны сочленения хребта Ломоносова с котловинами Подводников (1,11) и Макарова многофазовым пакетом интенсивных волн. Его динамические особенности позволяют легко отождествлять данное отражение как при прослеживании через выступы фундамента хребта Ломоносова, так и после сброса в сторону, обращенную к котловине Подводников I, где рефлектор увязывается с региональным несогласием котловин. На хребте рефлектор также обладает чертами несогласного залегания - вышележащие слои осадков выклиниваются у эквивалентной поверхности по типу подошвенного налегания.
Сечение 3 представлено участком дрейфа СП-23, который под углом сечет хребет Ломоносова, пересекая его северную и среднюю части, и касается участка дрейфа («ПК 540) СП-28 в районе котловины Подводников II. Искомый рефлектор непрерывно прослеживается от вершины хребта в котловину Подводников II, где точно увязывается с региональным несогласием котловин. На хребте и его склоне у эквивалентной поверхности можно увидеть некоторые сейсмостратиграфические черты эрозионного среза (по-видимому размыва).
Сечение 4 представлено временным разрезом ОГТ по профилю 91091 экспедиции ARK 91, который пересекает хребет Ломоносова в его северной части и выходит в котловину Макарова до глубин, аналогичных таковым в котловине на соответствующем участке дрейфа («ПК 1060) СП-28. Искомый рефлектор, опять-таки являясь наиболее ярким динамически, непрерывно прослеживается от вершины хребта Ломоносова в котловину Макарова, где фиксируется на временах, аналогичных временам отражения регионального несогласия на участке дрейфа СП-28. На вершине и склоне хребта Ломоносова эквивалентная рефлектору поверхность проявляет очевидные черты эрозионного среза, а в котловине несогласие с вышележащими слоями приобретает характер подошвенного налегания.
Таким образом, на экспериментальном материале наглядно показано, что региональное несогласие котловин Подводников (I, II) и Макарова прослеживается по оси и на восточном склоне хребта Ломоносова почти на всем его протяжении.
Несколько сложнее отождествить эквивалентный региональному несогласию рефлектор на хребте Альфа, прежде всего из-за отсутствия профилей или дрейфов, позволяющих непрерывно прослеживать отражения с вершины хребта в котловины. В этом случае единственно возможным способом отождествления рефлекторов является сопоставление их динамических, сейсмостратиграфических и скоростных характеристик.
На рис. 8 представлены два сечения хребтов с приблизительно одинаковыми глубинами дна - хребта Ломоносова по пр. 98550-98565 (АЯК-98), пересекающему его вершину и восточный склон, и хребта Альфа по пр. 98530-98540 (А11К-98), проходящему в районе его юго-западного склона.
На временном разрезе по хребту Альфа уверенно выделяется преобладающее по интенсивности 5-фазное отражение, которое по динамическим признакам практически идентично рефлектору регионального несогласия, установленного на хребте Ломоносова. Индикатором несогласности эквивалентной поверхности на хребте Альфа является выклинивание нижележащего слоя по типу кровельного прилегания (рис. 8). Следует отметить, что указанные признаки позволяют отождествить несогласия на обоих хребтах лишь с определенной степенью вероятности. Для более уверенного отождествления необходимо привлекать дополнительные признаки, например скоростные параметры, что в данной работе будет сделано несколько позднее.
Таким образом, экспериментальные данные свидетельствуют о существовании единого регионального несогласия в западной части Амеразийского бассейна (Центрально-Арктической области поднятий), вызванного отсутствием осадконакопления в течение значительного интервала геологического времени. Также достаточно вероятным можно считать тот факт, что в котловинах несогласие развилось вследствие отсутствия седиментации, а на вершинах и склонах хребтов на его формирование дополнительно влияли процессы эрозии.
Как было отмечено в главе 2, распространенное в пределах бассейна непрерывное отражение служит главным стратиграфическим репером в
3WS кровельное прилегание ш
-.-л. i "
Л/.
Й1ШШ1Ш ж
Хребет Ломоносова пр. 98560-98565 (ARK9S, щ 9g550 (ARK щ
КОТЛ.
Подводников
КОТЛ.
Макарова
Хребет Альфа пр. 98530-98540 (ARK 98) изучаемом регионе. Если это отражение является самым динамически ярким, эквивалентная ему поверхность характеризуется чертами несогласия по сейсмостратиграфическому типу подошвенного налегания, а регион его распространения представляет собой почти всю Центрально-Арктическую область поднятий, то, как стратиграфический репер, оно приобретает первостепенное значение.
Учитывая, что подошвенное налегание является диагностическим признаком крупного относительного понижения уровня моря (глава 2), установленное крупнейшее региональное несогласие должно коррелироваться с одним из глобальных низких уровней моря на графике их эвстатических колебаний (рис. 3).
Согласно оценкам П.Р. Вейла и др., своего самого высокого положения уровень моря достигал в позднем мелу, а самого низкого - в позднем олигоцене (рис. За). Поэтому с большой долей вероятности можно предположить, что установленное крупнейшее региональное несогласие в западной части Амеразийского бассейна развилось в позднем олигоцене.
Для проверки этого предположения вновь обратимся к экспериментальным данным. На рис. 9 представлен временной разрез по дрейфу СП-28 с нанесенной корреляцией видимых несогласных отражений. Выше регионального несогласия на разрезе уверенно выделяются два несогласных отражения (с признаками углового несогласия в котл. Подводников и как динамически яркие рефлекторы в котл. Макарова), развитие которых вероятно связано с глобальными понижениями уровня моря на кривой глобальных суперциклов. На последней, после позднеолигоценового понижения и до наших дней фиксируются еще два глобальных понижения уровня моря - в позднем миоцене и в плиоцене (рис. За). Отсюда вытекает следующее соответствие: третье по счету сверху несогласие (региональное) — третье по счету сверху глобальное понижение уровня моря или третья сверху граница суперциклов (поздний олигоцен).
Еще одним независимым подтверждением вышеизложенного вывода являются результаты сейсмостратиграфического анализа разрезов МОВ-ОГТ,
ШЭД*
Ш.2 216.4 2~ЗМ 320.4 414. и1 11 1 1
5'. 1.2
8{6.3 87.24 9{82 9165 "\186 "У525 '{"6 11^5.2 12(15.9 ¡2^5.2 13^8.5 ¡3(51.0 Щ7.4 котловина Макарова котювина Подводников I котювина Подводчиков П
Ш - региональное несогласие \ш - комплексы осадочного чехла
----несогласия (границы между комплексами)
---- впутрикомплексные рефлекторы
Рис. 9 Структура осадочного чехла по субмеридиональному сечению ЦАОП (дрейф СП-28) чО полученных МАГЭ на шельфе островов Де Лонга и континентальном склоне в котловину Подводников (рис. 10). По данным С.Б. Секретова (ф. ВНИИО, 1992), в волновом поле континентального склона выделяется высокоамплитудное опорное подошвенное несогласие (и) с чертами эрозионного среза, развитие которого датируется им поздним олигоценом.
Таким образом, можно констатировать следующий важный вывод, являющийся первым защищаемым положением диссертационной работы:
В осадочном чехле западной части Амеразийского бассейна развито крупнейшее региональное несогласие, являющееся главным стратиграфическим репером в этом регионе. Сформировавшись по данным сейсмостратиграфического анализа в позднем олигоцене, оно отделяет верхний, неоген-четвертичный структурный этаж осадков от более древних отложений нижнего структурного этажа.
5. Сейсмостратиграфические характеристики верхнего структурного этажа осадочного чехла
Как уже отмечалось, относительно высокочастотная осадочная толща, залегающая выше региональной границы несогласия (РН) и называемая верхним структурным этажом, делится двумя внутренними несогласными рефлекторами (Н1 и Н2) на три комплекса отложений (рис. 9). Внутренние слои каждого из комплексов выклиниваются у ограничивающих их снизу отражений по типу подошвенного налегания (котл. Подводников I). В котловине Макарова несогласность эквивалентных рефлекторов менее заметна; здесь они выделяются преимущественно по динамическим признакам.
Как отмечалось в главе 4, выше регионального несогласия на разрезе уверенно выделяются два несогласных отражения, развитие которых вероятно связано с глобальными понижениями уровня моря на кривой глобальных суперциклов. На последней, после позднеолигоценового понижения и до наших дней фиксируются еще два глобальных понижения уровня моря - в
Рис. 10 Сечение зоны сочленения шельфа островов Де Лонга с котловиной Подводников I глубинный разрез по профилю МАГЭ 90801) позднем миоцене и в плиоцене. Используя РН как стратиграфический репер, обозначим осадочные комплексы верхнего структурного этажа аналогично обозначениям соответствующих суперциклов на глобальной кривой - Тс, Тс1 и С) (рис. 3). В соответствии с принципами сейсмической стратиграфии, такие обозначения отображают вероятную стратиграфическую корреляцию осадочных комплексов с определенными глобальными суперциклами эвстатических колебаний уровня моря. Соответственно предполагается, что комплекс Тс отложился в миоцене, комплекс Тс1 - в плиоцене, а комплекс С -в четвертичное время. Следует уточнить, что возрастной диапазон сейсмических комплексов, по-видимому, меньше стратиграфического интервала соответствующих суперциклов, поскольку часть интервала приходится на перерывы в седиментации. Стратиграфический отрезок комплекса может несколько мигрировать вверх или вниз в пределах интервала глобального суперцикла под влиянием региональных геотектонических процессов.
Каждый из комплексов Тс, Тс1 и С* в котловинах сильно расслоен. По-видимому, относительно высокочастотный характер волнового поля и слоистость комплексов верхнего структурного этажа котловин Подводников, Макарова соответствует большому количеству относительно коротких циклов колебаний уровня моря 2-го порядка, выделенных авторами графика глобальных суперциклов в неоген-четвертичное время (рис. 36).
По данным С.Б. Секретова (ф. ВНИИОкеангеология, 1992) на континентальном склоне шельфа островов Де Лога структура осадочной толщи верхнего этажа отвечает классической модели проградирующего дельтового комплекса (рис. 10).
На хребтах верхний структурный этаж представлен, в зависимости от глубины океана и, соответственно, интенсивности эрозии, либо двумя верхними комплексами Тё и С>, либо только одним
На хребте Ломоносова осадочный комплекс Тс по-видимому полностью размыт; на вершинах хребта также размыт и комплекс Тс1.
На хребте Альфа весь верхний этаж очевидно представлен только комплексом (2, состоящим из серии согласных рефлекторов, повторяющих рельеф регионального несогласия.
Характер размыва осадочных комплексов верхнего структурного этажа на хребте Ломоносова иллюстрирует разрез по профилю 91091 (А11К-91) с нанесенной корреляцией основных несогласий (рис. 11). Хорошо видно, что, по мере прослеживания регионального несогласия вверх по восточному склону хребта, последовательно выклиниваются комплексы Тс (при слиянии несогласий РН и Н2) и Тс1 (при слиянии несогласий РН, Н2 и Н1).
Сопоставление временных разрезов с данными измерений интервальных скоростей позволяет оценить скоростные параметры комплексов верхнего структурного этажа:
- комплекс <3 характеризуется интервальными скоростями 1.7-1.9 км/с в котловинах и 1.6-1.8 км/с на хребтах;
- комплекс Тё характеризуется интервальными скоростями 2.1-2.4 км/с в котловинах и 1.8 км/с на хребтах;
- комплекс Тс характеризуется интервальной скоростью 2.5 км/с (развит только в котловинах).
6. Сейсмостратиграфические характеристики нижнего структурного этажа осадочного чехла
Структуру осадочной толщи ниже регионального несогласия (РН) целесообразно проанализировать на примерах котловины Подводников I, где выделяются две внутренних поверхности несогласия (Н4 и Н5), и котловины Макарова, где не наблюдается расчленения этажа на осадочные комплексы (рис. 9). В котловине Подводников II структура отложений нижнего этажа искажена тектоническими движениями, и ее сейсмостратиграфический анализ там малопродуктивен.
Рассмотрим комплекс осадков, кровлей которого является РН, а подошвами Н4 в котловине Подводников I и фундамент в котловине пр. 91091, АШС91 хребет Ломоносова
СП-28 (пк 930-1100) котловина Макарова
Рис. 11 Характер размыва осадочных комплексов верхнего структурного этажа на хребте Ломоносова
Макарова. Комплекс характеризуется специфичной внутренней структурой, являющейся сейсмостратиграфическим признаком его отождествления (рис. 9). Для описания отложений комплекса воспользуемся методикой сейсмофациального анализа.
Анализ временного разреза (рис. 9) показывает, что комплекс, кровлей которого является региональное несогласие, характеризуется двумя типами сейсмофаций. Верхняя сейсмофация (приблизительно одна треть мощности комплекса) характеризуется четко выраженной непрерывностью и высокими амплитудами отражений, с параллельным или слегка расходящимся внутренним рисунком. Уточним, что ранее, при определении волновой характеристики регионального несогласия, как многофазного высокоамплитудного волнового пакета, по сути дела была дана характеристика верхней сейсмофации искомого комплекса. Нижняя сейсмофация («две трети мощности комплекса) характеризуется схемой хаотического заполнения низкоамплитудными рефлекторами с чуть большей регулярностью в котловине Подводников I. Нижняя фация плавно переходит в верхнюю без какой-либо четкой границы между ними, поэтому нет оснований относить их к разным комплексам.
Как отмечалось в главе 2, основной принцип сейсмофациального анализа утверждает, что тип терригенных сейсмических фаций главным образом зависит от глубины моря на момент накопления отложений. По классификации сейсмофациальных единиц, тип верхней сейсмофации характерен для типично мелководных морских обломочных осадков, а фациальный тип нижней обычно наблюдается в пониженных участках рельефа склона и дна глубоководного бассейна, включая его абиссальную часть. Кроме того, хаотическими отражениями на разрезах обычно отображаются структуры постседиментационного оползания осадков, комплексы заполнения понижений рельефа за счет обрушения склонов и зоны интенсивных нарушений или сложной дислоцированности (глава 2). Абстрагируясь от геологических деталей, можно сделать вывод о том, что нижняя сейсмофация сформировалась в период относительно высокого уровня моря, возможно в тектонически активных условиях, а верхняя сейсмофация - в условиях относительно низкого уровня моря.
Итак, основываясь на сейсмофациальном анализе, можно попытаться качественно реконструировать обстановку осадконакопления рассматриваемого комплекса.
В условиях стабильно высокого уровня моря и, вероятно, геотектонической активности, сформировалась его нижняя сейсмофация в результате постседиментационного оползания или обрушения (переотложения) осадков, заполнивших провалы в рельефе нижележащих комплексов. В процессе понижения моря и затухания геотектонической активности осуществился плавный переход нижней сейсмофации в верхнюю. Верхняя сейсмофация накапливалась уже в условиях относительно низкого уровня моря и завершилась перерывом в седиментации и развитием регионального несогласия.
Используя РН как стратиграфический репер, подобная реконструкция вписывает искомый комплекс в глобальный суперцикл ТЬ на кривой глобальных суперциклов (рис. За).
На рис. 12 представлен временной разрез по базовым наблюдениям в котловине Макарова ("Север"-90). Базовые наблюдения МОВ отличаются от дрейфовых СП более длинными приемными расстановками, которые позволяют достаточно точно оценивать интервальные скорости комплексов по вертикальным скоростным спектрам. Вертикальные спектры показывают, что интервальная скорость верхней сейсмофации комплекса ТЬ изменяется в пределах 2.85-3.15 км/с, а нижней сейсмофации - в диапазоне 3.3-3.7 км/с.
На временном разрезе по СП-28 (рис. 9) хорошо видно, что комплекс ТЬ выполняет наиболее погруженную часть котловины Макарова. Следовательно, его нижняя возрастная граница геологически синхронна начальному этапу формирования котловины Макарова. Но, как не менее хорошо видно на том же разрезе, нижняя возрастная граница комплекса ТЬ геологически синхронна перерыву в осадконакоплении, во время которого развилось несогласие Н4 в котловине Подводников I. Следовательно,
Рис. 12 Временной разрез по базовым наблюдениям в котловине Макарова (экспедиция "Север-90 ") определив время развития несогласия Н4, можно оценить геологическое время образования котловины Макарова.
Рассмотрим следующий комплекс осадков нижнего структурного этажа, развитый только в котловине Подводников и ограниченный в кровле несогласием Н4, а в подошве несогласием Н5 (рис. 13).
Его внутренняя структура довольно специфична. На рис. 13 прекрасно видно, что комплекс образован рядом параллельно залегающих низкоамплитудных слоев, разделенных относительно высокоамплитудными двухфазными отражениями, которые, при внимательном рассмотрении, обладают некоторыми чертами несогласных границ. По классификации сейсмофациальных единиц (глава 2), тип рассматриваемого комплекса близок к сейсмофации переслаивания пластов, отложенных в высоко- и низкоэнергетической обстановках. Логично предположить, что такое, довольно частое чередование низко- и высокоамплитудных слоев может быть вызвано циклами колебаний уровня моря более высокого порядка по сравнению с супер циклами.
В искомом комплексе насчитывается пять низкоамплитудных слоев, разделенных четырьмя высокоамплитудными отражениями (рис. 13). На рисунок дополнительно вынесена кайнозойская часть кривой эвстатических колебаний относительного изменения уровня моря. Нетрудно подсчитать, что в пределах суперцикла Та авторы графика выделили также пять глобальных циклов (циклов 2-го, более высокого порядка по сравнению с суперциклами) относительных изменений уровня моря, разделенных также четырьмя незначительными понижениями уровня моря. При внимательном рассмотрении отмечается даже определенная качественная корреляция между временными мощностями слоев, составляющих рассматриваемый комплекс и длительностями глобальных циклов, составляющих суперцикл Та (рис. 13). Самый мощный (второй снизу) внутренний слой комплекса соответствует наиболее длительному (второму снизу) циклу суперцикла. Случайными все эти совпадения быть не могут. Следовательно можно считать достаточно вероятным, что комплекс осадков, ограниченный несогласиями Н4 и Н5,
Ш - региональное несогласие (граница между структурными этажами) Ш - несогласия более высокого порядка (границы между комтексами) (ф) - фундамент
Рис. 13 Сейсмостратиграфические характеристики комплексов нижнего структурного этажа осаОков в котловине ПоОвоОников I (Ореиф СП-28) стратиграфически соответствует суперциклу Та и соответственно был отложен в течение верхнего палеоцена-раннего эоцена. Сопоставление временных разрезов с данными измерений интервальных скоростей позволяет оценить скоростные параметры комплекса значениями 3.9-4.0 км/с.
Пример со стратификацией комплекса Та имеет принципиальное значение.
Во-первых, практически стопроцентное соответствие внутренней структуры комплекса относительно небольшим понижениям уровня моря в пределах суперцикла Та на порядок повышает достоверность его стратификации и позволяет считать комплекс еще одним стратиграфическим репером, полностью вписывающимся в предложенную схему стратификации вышележащих комплексов и подтверждающим ее.
Во-вторых, еще один установленный стратиграфический репер подтверждает ранее сделанное предположение о том, что глобальные суперциклы относительного изменения уровня моря допустимо использовать для стратификации терригенных отложений глубоководной части Амеразийского бассейна. Или, другими словами, подтверждается, что влияние специфичных для Арктики геотектонических явлений не приводит к существенным отклонениям региональной кривой от эвстатической на уровне циклов 1-го порядка, а в некоторых стратиграфических интервалах и на уровне циклов 2-го порядка.
В-третьих, обоснованная стратификация комплекса Та позволяет достаточно надежно датировать перерыв в седиментации, во время которого развилось несогласие Н4 (ранний эоцен), и по которому можно оценить геологическое время начальной стадии формирования котловины Макарова.
Чтобы определить возможный источник сноса осадков, начавших заполнять котловину Макарова, снова обратимся к экспериментальным данным и рассмотрим структуру нижнего этажа осадков на его бортах - на хребте Ломоносова (западный борт) и на хребте Альфа (восточный борт).
На рис. 14 представлены соответствующие временные разрезы, дополненные данными измерений интервальных скоростей по зондированиям т. 32 т. 34 хребет Ломоносова СП-23 котл.^ Подводников котл. Макарова хребет Альфа
Рис. 14 Структура осадочного чехла на бортах котловины Макарова
МПВ. Из рисунка видно, что на обоих бортах котловины региональное несогласие сопоставляется с кровлей (с некоторым допуском, обычным при сопоставлении рефлекторов и рефракторов) высокоскоростных комплексов с интервальными скоростями от 4.0 км/с до 4.5-4.7 км/с. Одновременно региональное несогласие является основанием низкоскоростных отложений комплекса с интервальными скоростями 1.6-1.8 км/с. Эквивалентная региональному несогласию сейсмофация характеризуется на хребтах интервальной скоростью 2.1-2.3 км/с. Нижняя сейсмофация (сейсмофация хаотического заполнения) комплекса ТЬ либо вообще не устанавливается, либо присутствует в виде изолированных инверсионных линз в понижениях рельефа кровли высокоскоростных отложений, т.е. в сильно редуцированном виде (рис. 14).
Несколько отвлекаясь от контекста, отметим два экспериментальных факта, проиллюстрированных на рис. 14:
1. Одинаковый характер скоростной расслоенности разреза выше и ниже регионального несогласия и одинаковые значения интервальной скорости эквивалентной ему сейсмофации на обоих хребтах являются дополнительными скоростными признаками отождествления РН, подтверждая правомерность экстраполяции регионального несогласия на хребет Альфа (дополнительный скоростной признак, о котором упоминалось в главе 4).
2. Феномен увеличения интервальной скорости верхней сейсмофации комплекса ТЬ (эквивалентной региональному несогласию) с 2.1-2.3 км/с на хребтах (рис. 14) до 2.85-3.15 км/с в котловинах (рис. 12) свидетельствует о ее терригенном характере, поскольку возрастание скорости сейсмических волн с ростом глубины отложений подчеркивает их исключительно терригенный состав.
Итак, из рисунка 14 следует, что на бортах котловины Макарова отсутствуют комплексы с интервальными скоростями в диапазоне от 2.5 до 3.9 км/с. Ранее факт выпадения данного скоростного интервала из скоростного разреза хребтов был установлен по результатам статистического анализа скоростной расслоенности (глава 3). В то же время на рис. 12 показано, что именно этот скоростной диапазон характеризует комплекс отложений, выполняющих котловину Макарова.
Сопоставляя данные факты скоростных измерений с результатами анализа сейсмостратиграфических характеристик комплекса ТЬ на хребтах Ломоносова, Альфа, можно предположить, что отложения комплекса ТЬ сносились в прогиб котловины Макарова вследствие их размыва на ее бортах.
Итак, на основе сейсмостратиграфического и скоростного анализов экспериментального материала устанавливается следующий ряд фактов:
1. Нижний структурный этаж осадков представлен в котловине Макарова только одним комплексом отложений.
2. Инициальная стадия формирования котловины Макарова геологически синхронна со временем развития несогласия Н4 в котловине Подводников и оценивается по кривой эвстатических колебаний уровня моря началом эоцена.
3. Сейсмофациальный тип отложений, выполняющих котловину Макарова (нижняя сейсмофация комплекса ТЬ), классифицируется как тип хаотического заполнения низкоамплитудными рефлекторами, который, по градации сейсмофациальных единиц, характерен для переотложенных структур оползания осадков и обрушения склонов в тектонически активных условиях.
4. Редуцированный характер нижней сейсмофации комплекса ТЬ на хребтах Ломоносова, Альфа и особенности скоростной расслоенности хребтов свидетельствуют о размыве данной сейсмофации на бортах котловины Макарова.
Объединив установленные факты, второе защищаемое положение диссертационной работы формулируется следующим образом:
На основе сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла установлено стратиграфическое соответствие инициальной стадии формирования котловины Макарова началу эоцена. По данным сейсмофациального анализа, в течение эоцена-олигоцена котловина Макарова выполнялась терригенными постседиментационными осадками, сносимыми с бортов котловины - хребтов Ломоносова и Альфа.
Рассмотрим последний комплекс нижнего структурного этажа, развитый только в котловине Подводников и ограниченный в кровле несогласием Н5, а в подошве фундаментом (рис. 13).
Несогласие Н5, являясь кровлей искомого комплекса, одновременно ограничивает снизу комплекс Та, структурное соответствие которого особенностям одноименного суперцикла позволяет считать его еще одним стратиграфическим репером региона. Используя установленную корреляцию несогласия Н5 с границей суперциклов Та и КЬ, можно с определенной вероятностью ассоциировать подстилающий Н5 комплекс с суперциклом КЬ кривой эвстатических колебаний уровня моря (рис. 3).
В пользу этого предположения можно привести следующую сейсмостратиграфическую аргументацию.
Ниже кровли данного комплекса (несогласия Н5), через небольшой временной интервал низкоамплитудных рефлекторов прослеживается согласное с Н5 относительно высокоамплитудное отражение (рис. 13). Ниже него волновое поле становится хаотичным и низкоамплитудным, и сохраняет эти характеристики до вступлений рефлектора от фундамента. По классификации сейсмофациальных единиц (глава 2), сейсмофациальный тип хаотического заполнения обычно формируется при высоком уровне моря и тектонической активности. Следовательно, нижнюю часть рассматриваемого комплекса можно ассоциировать с позднемеловым глобальным повышением уровня моря в пределах суперцикла Ко, а следящийся вблизи Н5 рефлектор -с относительным понижением моря на границе мела и палеогена в пределах этого же суперцикла (рис. 36).
Если считать, что рассматриваемый комплекс выполняет наиболее погруженную часть котловины Подводников I, то по его стратификации можно попытаться оценить геологическое время начальной стадии формирования котловины. Для ее привязки к нижней границе суперцикла КЬ в данном случае нет достаточных фактических оснований, т. к. относительно надежно датируется только верхняя стратиграфическая граница комплекса (начало палеоцена). Возрастная привязка его нижней границы, как границы суперциклов Ка и КЪ, является лишь одним из возможных вариантов. Временной разрез по дрейфу СП-28 позволяет рассмотреть сейсмостратиграфические характеристики отложений только на северном склоне котловины Подводников I. В ее гипоцентре возможно развитие более древних осадочных комплексов, которые могут коррелироваться с суперциклом Ка или ранним мелом (рис. За). На это косвенно указывают аномально высокие значения интервальных скоростей (5.0-5.3 км/с), которыми по данным МПВ оцениваются в котловине самые нижние слои отложений (т. 17 в табл. 1 и на рис. 4).
Геоисторический анализ показывает, что глобальные морские трансгрессии по времени коррелируют с периодами максимального распада суперконтинентов и с образованием "вторичных океанов" (Л.И. Лобковский и др., 1992). Поэтому более корректным представляется ассоциировать начальную стадию формирования котловины Подводников I не с нижней границей суперцикла КЬ, а с начавшимся в раннем мелу общим глобальным повышением уровня моря (рис. За). По оценкам П.Р. Вейла и др. (Сейсмическая стратиграфия, 1982, статья 4), глобальные геотектонические процессы, вызвавшие раскол континентов, приурочены в основном к моменту крупнейшего подъема уровня моря в раннемеловое время (и по-видимому ставшие его основной причиной). Соответственно самый древний осадочный комплекс котловины Подводников I следует обозначить индексом Ка-КЬ, что допускает вероятность раннемелового возраста данного комплекса.
Для проверки этого предположения обратимся к материалам МОВ-ОГТ по континентальному склону шельфа островов Де Лонга (рис. 10). По данным С.Б. Секретова (ф. ВНИИО, 1992), в основании осадочного разреза на континентальном склоне выделяются апт-альбские отложения, что позволяет, по его мнению, оценить геологический возраст котловины Подводников неокомом (125-130 млн. лет). Интервальные скорости раннемеловых отложений на континентальном склоне оцениваются им как аномально высокие и характеризуются значениями до 4.8 км/с. Тем не менее, С.Б. Секретов относит их к морским терригенным отложениям: "Сейсмический образ меловой толщи в волновом поле позволяет предположить, что на поднятии Де Лонга она представлена породами преимущественно континентального генезиса, а на континентальном склоне - морскими терригенными отложениями" (ф. ВНИИО, 1992, 169 е.). Приведенная скоростная оценка раннемеловых терригенных отложений на континентальном склоне вполне согласуется с аномально высокими значениями интервальных скоростей (5.0-5.3 км/с), которыми по данным МПВ оцениваются нижние слои отложений в гипоцентре котловины Подводников.
Итак, нижний структурный этаж осадков в котловине Подводников I представлен тремя комплексами:
- комплексом ТЬ с интервальными скоростями 2.85-3.15 км/с его верхней сейсмофации и 3.3-3.7 км/с нижней;
- комплексом Та с интервальными скоростями 3.9-4.0 км/с;
- комплексом Ка-КЬ с интервальными скоростями 5.0-5.3 км/с.
Кровля каждого из комплексов стратиграфически коррелируется с границей глобальных суперциклов 1-го порядка, а внутренние слои комплекса Та - с глобальными циклами более высокого (2-го) порядка. Нижняя (преобладающая по мощности) часть комплекса Ка-КЬ характеризуются сейсмофациальным типом хаотического заполнения низкоамплитудными рефлекторами. По-видимому, нижняя сейсмофация комплекса Ка-КЬ образована терригенными постседиментационными осадками, переотложение которых совпало по времени с фазой повышенной тектонической активности раннего мела.
Объединяя вышеизложенное, третье защищаемое положение формулируется следующим образом:
По результатам сейсмостратиграфического анализа, котловина Подводников кардинально отличается от котловины Макарова строением нижнего структурного этажа осадков за счет развития в его основании двух дополнительных комплексов. Самый древний из них представлен терригенными постседиментационными осадками, пере отложившимися в условиях глобального повышения уровня моря и повышенной тектонической активности раннего мела.
Наиболее вероятно, что источниками сноса терригенных осадков в котловину Подводников являлись хребты Ломоносова и Менделеева (борта котловины), а также континентальная окраина Восточно-Сибирского моря. В пользу последнего источника сноса свидетельствуют материалы МОВ-ОГТ на шельфе островов Де Лонга и склоне в котловину Подводников. По данным С.Б. Секретова (ф. ВНИИО, 1992), мощность осадочного чехла, включая его меловую часть, увеличивается от 1.5-2.5 км на поднятии Де Лонга до 8-9 км на континентальном склоне (рис. 10). В структурном плане континентального склона осадочная толща представляет собой гигантскую проградационную призму.
7. Сопоставление структуры осадочного чехла котловины Подводников и хребта Ломоносова
Возникает вопрос - существует ли генетическая связь между комплексами нижнего структурного этажа котловины Подводников I и хребта Ломоносова?
Ранее было показано, что комплекс ТЬ на хребте Ломоносова существенно редуцирован, и, фактически, региональное несогласие является там кровлей высокоскоростных отложений, представленных комплексами с интервальными скоростями 4.0-4.5 км/с и 5.0-5.2 км/с (рис. 14). Обозначим их, в соответствии с общепринятой для комплексов хребта Ломоносова индексацией, как Л1 (Уинт=5.0-5.2 км/с) и Л2 (Уинт=4.0-4.5 км/с).
Учитывая близость скоростных параметров, комплексы Л1 и Л2 хребта Ломоносова можно было бы предположительно отождествить с комплексам соответственно Ка-КЬ и Та в котловине Подводников I.
Известно, что близость интервальных скоростей не является достаточным критерием отождествления комплексов; для этого необходимо сопоставить их сейсмостратиграфические характеристики.
На рис. 15 представлен ряд временных разрезов, иллюстрирующих сейсмостратиграфические характеристики комплексов нижнего структурного этажа в зоне сочленения котловины Подводников с хребтом Ломоносова. Проведем сопоставление сейсмостратиграфических характеристик комплексов хребта и котловины, опираясь на рисунки 13 и 15.
Сопоставление комплексов Ка-КЬ иЛ1.
Кровля комплекса Ка-КЬ представлена высокоамплитудным непрерывным отражением с чертами углового несогласия с вышележащими слоями (несогласие Н5). Ниже кровли через небольшой временной интервал прослеживается согласное с Н5 отражение, после которого волновое поле становится низкоамплитудным и хаотичным (рис. 13). Подобные сейсмофациальные характеристики типичны для постседиментационных осадков, переотложившихся в тектонически активных условиях и в период высокого уровня моря.
Внутренняя структура комплекса Л1 характеризуется интерференцией высокоамплитудных хаотичных рефлекторов с осями дифракции. Кровля комплекса не имеет четко выраженной синфазности и смята в складки (рис. 15). Аналогичные сейсмостратиграфические и сейсмофациальные характеристики обычно наблюдаются в складчатом основании осадочного чехла.
Сопоставление комплексов Та и Л2.
Комплекс Та характеризуется явно выраженной расслоенностью и представлен чередованием низко- и высокоамплитудных слоев (рис. 13). Такие сейсмофациальные типы часто наблюдаются при переслаивании турбидитовых песчаников и глин.
Комплекс Л2 либо сейсмически почти прозрачен, либо представлен хаотическими низкоамплитудными рефлекторами (рис. 15). Учитывая, что на хребте маловероятно накопление переотложенных осадков, подобными т. 32 т. 34 хребет Ломоносова СП-23 граница изменения сейсмостратиграфических характеристик комплексов нижнего структурного этажа
Рис. 15 Сейсмостратиграфические характеристики комплексов нижнего структурного этажа осадков в зоне сочленения котловины Подводников с хребтом Ломоносова котловина \ ПодвоОников 1/ сейсмическими характеристиками могут обладать только осадочные образования с высокой степенью консолидации.
По проведенному сопоставлению комплексов нижнего структурного этажа котловины Подводников I и хребта Ломоносова устанавливаются существенные различия в их сейсмостратиграфических характеристиках и сейсмофациальных типах. На разрезе по профилю 98595, на склоне хребта в котловину, хорошо видна субвертикальная граница резкой смены характера волнового поля структурного нижнего этажа (рис. 15). Примечательно, что эта граница совершенно не проявляется в волновом поле выше регионального несогласия - в структурном верхнем этаже.
На рис. 16 представлена временная сейсмотомографическая модель по профилю ГСЗ СЛО-92 ("Трансарктика"), полученная в результате пересчета глубинной сейсмотомографической модели в вертикальные времена. Аналогами границ комплексов в поле скоростей сейсмотомографических моделей являются резкоградиентные зоны сгущения скоростных изолиний, А1 которых определяет разрешающую способность томографии. Поэтому, если мощность какого-либо скоростного комплекса приближается к АХ резкоградиентных зон, то с позиций томографии это означает его выклинивание. Интервальная скорость комплексов, ограниченных в кровле и подошве резкоградиентными зонами, оценивается на сейсмотомографических моделях по изолиниям внутренних слабоградиентных зон. Учитывая вышесказанное, хорошо видно, что скоростной комплекс Л1 развит только в пределах хребта Ломоносова (рис. 16). Отметим также развитие инверсионной структуры с интервальной скоростью 3.2-3.6 км/с, сейсмостратиграфический аналог которой ранее интерпретировался автором как линза нижней сейсмофации комплекса ТЬ (рис. 14, пр. 98550).
Итак, сравнительный сейсмостратиграфический анализ комплексов нижнего структурного этажа котловины Подводников и хребта Ломоносова не устанавливает их генетическую взаимосвязь, несмотря на близость скоростных параметров. В то же время эта связь очевидна для отложений верхнего структурного этажа. Объяснить это можно следующим образом.
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280, хребет Ломоносова котл. Подводников I 1
2.0-2.6 3.2-3.6 4.0-4.5 5.0-5.4 6.0-6.4 6.8-7.2 >7.8
Рис. 16 Сейсмотомографическая модель осадочного чехла хребта Ломоносова сечение ГСЗ СЛО-92)
Сейсмостратиграфические и сейсмофациальные характеристики отложений в котловине Подводников и корреляция их слоистости с кривой эвстатических колебаний уровня моря свидетельствует о том, что они накапливались как терригенные осадки при существенно различных глубинах моря, но все же в морских условиях. Сейсмостратиграфические характеристики комплексов нижнего структурного этажа на хребте Ломоносова, прежде всего смятие в складки кровли комплекса Л1, указывают скорее на континентальный стиль их формирования. По-видимому, на хребте Ломоносова региональное несогласие отделяет континентальные отложения (нижний структурный этаж) от морских, которые генетически взаимосвязаны с осадками верхнего структурного этажа котловин. Следовательно, после позднего олигоцена (время развития РН), вся западная часть Амеразийского бассейна представляла собой единый неоген-четвертичный седиментационный бассейн.
8. Экстраполяция стратиграфических реперов из Амеразийского бассейна в Евразийский
В главе 2 было показано, что влияние специфичных для Арктики геотектонических явлений не приводит к существенным отклонениям регионального графика колебаний уровня моря от глобальной кривой Вейла на уровне суперциклов, а в некоторых стратиграфических интервалах и на уровне глобальных циклов 2-го порядка (рис. 3, 13). Был сделан вывод о том, что глобальные суперциклы относительного изменения уровня моря допустимо использовать для стратификации терригенных отложений западной части глубоководного Амеразийского бассейна.
Напомним, что кривая Вейла описывает характер колебаний эвстатических, т.е. колебаний уровня всего Мирового океана. Следовательно, она должна в той или иной степени влиять на структуру терригенных отложений всего Северного Ледовитого океана, в частности Евразийского бассейна. Причем это влияние может не только сказываться на развитии одновозрастных перерывов в седиментации, но и вносить некоторые общие черты в сейсмофациальные характеристики комплексов осадочного чехла, поскольку определяющим фактором седиментационных характеристик сейсмофаций являются глубины моря на момент их отложения. В связи с этим имеет смысл попытаться проэкстраполировать некоторые наиболее обоснованные сейсмостратиграфические реперы волнового поля из Амеразийского бассейна в Евразийский.
Первым из таких реперов является позднеолигоценовое региональное несогласие с чертами подошвенного налегания перекрывающих слоев. Эквивалентная ему верхняя сейсмофация комплекса ТЬ характеризуется набором отражений с четко выраженной непрерывностью и высокими амплитудами, с параллельным или слегка расходящимся внутренним рисунком. Нижняя сейсмофация комплекса ТЬ характеризуется схемой хаотического заполнения низкоамплитудными рефлекторами или зоной отсутствия регулярных отражений. Нижняя сейсмофация плавно переходит в верхнюю без какой-либо четкой границы между ними.
Вторым репером является комплекс Та. Он образован рядом параллельно залегающих низкоамплитудных слоев, разделенных относительно высокоамплитудными отражениями. В котловине Подводников устанавливаются пять таких слоев, соответствующих циклам 2-го порядка в пределах суперцикла Та кривой Вейла.
Попытаемся обнаружить похожие "сейсмостратиграфические образы" в волновом поле осадочного чехла Евразийского бассейна на примере временного разреза по дрейфу СП-24 в котловине Амундсена (рис. 17).
На разрезе выделяется яркое несогласие: во-первых, как очевидно несогласная с вышележащими рефлекторами граница, во-вторых, как поверхность наиболее высокоамплитудной сейсмофации с рядом интенсивных внутренних отражений. Данная сейсмофация не имеет определенного, ограничивающего ее снизу рефлектора и без какой-либо четкой границы сменяется сейсмически прозрачной сейсмофацией. Приведенные характеристики практически полностью повторяют описание котловина Амундсена хребет Ломоносова
Рис. 17 Временной разрез по дрейфу СП-24 в котловине Амундсена первого еейсмостратиграфического репера — комплекса ТЬ и регионального несогласия. Выше регионального несогласия также, как и в Амеразийском бассейне, выделяются две несогласные границы - Н1 и Н2.
Ниже прозрачной сейсмофации описанного комплекса прослеживается слоистый комплекс (рис. 17), который вполне может быть проинтерпретирован как второй сейсмостратиграфический репер - комплекс Та. Нижняя граница у него нечеткая, поэтому на рисунке она изображена пунктиром. Тем не менее хорошо видно, что существуют отдельные "оазисы" подстилающих комплекс Та и значит более древних отложений (по-видимому трогового характера) с другим сейсмофациальным типом.
Итак, "сейсмостратиграфические образы" реперов Амеразийского бассейна достаточно уверенно обнаруживаются в Евразийском. Из этого вовсе не следует, что осадочные комплексы в обоих бассейнах генетически взаимосвязаны. В данном случае можно говорить только о близких (в смысле глубины моря на момент отложения осадков) условиях седиментации, что позволяет использовать установленные "сейсмические образы" для стратификации терригенных отложений в Евразийском бассейне.
Приведем одно практическое следствие данного вывода. На примере разреза в котловине Амундсена видно, что наиболее древние отложения в котловине по геохронологической шкале оказываются ниже границы суперциклов Та и КЬ (рис. 36). Следовательно, формирование котловины Амундсена началось до глобального понижения уровня моря на границе этих суперциклов (60 млн. лет) и соответственно несколько ранее геологического времени раскрытия Евразийского бассейна, определенного по 24-ой линейной магнитной аномалии (56-58 млн. лет). Отметим, что данный факт предполагается многими исследователями (V. РовеЬу е1. а1, 1998).
Итак, сейсмостратиграфические реперы или "сейсмические образы", которые были определены в западной части глубоководного Амеразийского бассейна, по-видимому можно использовать для стратификации терригенных отложений в Евразийском бассейне (по крайней мере в котловине Амундсена). Возможно, учитывая эвстатический характер колебаний уровня моря на кривой Вейла, данный вывод справедлив и для всего глубоководного Арктического бассейна.
9. Полученные результаты в сеете вопросов эволюции Амеразийского бассейна
Сопоставим полученные в диссертационной работе результаты с некоторыми положениями имеющихся представлений об эволюции геоморфоструктур Амеразийского бассейна.
Концепции образования котловин Амеразийского бассейна в результате погружения реликтовых континентальных блоков земной коры (Гиперборейской, Панарктической или какой-либо иной платформы) полученные результаты противоречат прежде всего потому, что в рассмотренных котловинах установлена корреляция между расслоенностью толщи осадков и колебаниями уровня моря. Данный факт позволяет сделать вывод о том, что эти котловины выполнены морскими терригенными отложениями (в нижней части чехла по-видимому постседиментационными), в основании которых не обнаруживаются сейсмостратиграфические комплексы с чертами континентального генезиса.
Предполагаемому с позиций тектоники плит позднемезозойскому раскрытию котловины Макарова противоречит установленное по результатам работы вероятное стратиграфическое соответствие инициальной стадии ее формирования началу эоцена. Если же рассматривать возможность раннеэоценового спрединга, то возникает вопрос - как объяснить отсутствие в котловине Макарова спрединговых полосовых магнитных аномалий?
Гипотеза о древнем (раннемезозойском) спрединге в котловине Подводников не подтверждается из-за вероятного соответствия инициальной стадии ее формирования раннемеловому времени. В этом случае остается дискуссионным вопрос о возможности раннемелового раскрытия котловины Подводников. Здесь следует отметить, что в последнее время появился ряд публикаций (КоуасБ Ь.С. е!:. а1, 1999) о выделении в котловине Подводников I раннемеловых линейных магнитных аномалий (М7-М15). Выделенные ЛМА ориентированы вкрест простирания котловины Подводников I, т.е. ортогонально простиранию основных геоструктур Центрально-Арктического поднятия (рис. 2), что, на взгляд автора, очень трудно объяснить с позиций палеоспрединга.
Становится достаточно очевидным, что полученные в диссертационной работе результаты плохо согласуются как с концепцией океанизации, так и, отчасти, с палеоспрединговыми реконструкциями. В то же время эти результаты позволяют рассматривать котловины Подводников и Макарова как внутренние впадины Центрально-Арктического поднятия, образовавшиеся в результате процессов внутриплитной тектоники. Факты, указывающие на обоснованность именно такой геологической трактовки, следующие:
- мел-палеогеновый и среднепалеогеновый возраст осадочных комплексов, выполняющих соответственно котловины Подводников и Макарова, при отсутствии (по крайней мере в котловине Макарова) спрединговых полосовых магнитных аномалий;
- терригенный состав этих комплексов;
- сейсмофациальный тип отложений, выполняющих гипоцентры обоих котловин, который характерен для постседиментационных осадков, переотложенных в результате обрушения и оползания склонов (бортов котловин).
Итак, полученные результаты логически (от противного) привели автора к выводу о том, что котловины Подводников, Макарова скорее всего образовались в результате деструкции Центрально-Арктического поднятия континентальным рифтогенезом. По-видимому, выполняющие гипоцентры котловин осадочные комплексы сформировались под воздействием тектонически активных процессов, сопровождавших континентальный рифтогенез на его ранней стадии.
В частности, это объясняет аномально высокие значения интервальных скоростей (5.0-5.3 км/с), которыми оцениваются нижние слои терригенных отложений в гипоцентре котловины Подводников. С одной стороны, морские терригенные осадки обладают свойством увеличения плотности (скорости) по мере их погружения за счет исчезновения обводненности и уменьшения пористости. С другой стороны, при континентальном рифтогенезе синрифтовые комплексы испытывают встречное давление поднимающейся мантии, которое может аномально увеличить плотность (скорость) нижних слоев терригенных осадков.
Различный возраст синрифтовых комплексов в котловинах Подводников и Макарова позволяет предположить две фазы активизации континентального рифтогенеза - соответственно в раннемеловое и среднепалеогеновое время.
На рис. 18 представлен глубинный разрез по субмеридиональному сечению Центрально-Арктической области поднятий, иллюстрирующий строение литосферы (геотраверс ГСЗ СЛО 89-91).
В гипоцентре котловины Подводников I, при общей мощности осадочного чехла 8-9 км, мощность отложений нижнего структурного этажа, представленного терригенными осадками в стратиграфическом интервале от раннего мела до конца палеогена, составляет 6-7 км. Поверхность легкого субстрата мантии (граница М) приподнята до 22 км, а тяжелого субстрата (граница К) - до 37-40 км. Расчеты, выполненные А.Д. Павленкиным (А.Д. Павленкин и др., 1998), показывают, что на уровне подошвы литосферы такая конструкция полностью изостатически скомпенсирована. Следовательно, с достаточно высокой степенью вероятности можно предположить, что котловина Подводников представляет собой классическую модель застывшего (исчерпавшего компенсационную динамику) континентального рифта с синрифтовым осадочным комплексом мелового возраста.
Данную ситуацию наглядно иллюстрирует рис. 19, на котором приведено глубинное сечение Центрально-Арктической области поднятий вкрест его простирания, полученное путем компиляции томографических разрезов по геотраверсам ГСЗ "СЛО-92" (программа "Трансарктика") и "Арктика-2000". Разрез описывает глубинное строение литосферы хребта Ломоносова, котловины Подводников II и хребта Менделеева. котловина Подводников 1 шельф о-вов Де Лонга
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 котловина Подводников II котловина Макарова хребет Ломоносова
I-II(IIa) III IV
Скоростные слои: V VI К1 К 2 м N
2.0-2.4 2.8-3.0 3.2-3.4 4.0-4.6 5.0-5.4 6.0-6.4 6.7-7.2 7.8-8.2 >8.5 км/с
Рис. 18 Разрез литосферы по субмеридиональному сечению ЦАОП (сейсмотомографическая модель по данным ГСЗ СЛО 89-91)
Z, км
50 100 150 200 250 геотраверс ГСЗ "СЛО-92 "
Слои осадочного чехла:
- нелитиф. осадки (Ушт =1.7-2.4 км/с)
Литиф. осадки различной степени консолидации: =2.8-3.5 км/с ШШ V „„ =5.0-5.5 км/с
0 50 100 150 200 250 300 350 геотраверс ГСЗ "Арктика-2000"
Кристаллические комплексы: Ш - верхняя кора (Ушт =6.0-6.4 км/с) - нижняя кора (Vтт =6.8-7.2 км/с)
I - коро-мантийный слой (Уинт =7.3-7.5 км/с)
1 - мантия (Ушт =7.9-8.2 км/с)
- предполагаемые тектонические нарушения
Рис. 19 Разрез литосферы по субширотному сечению ЦАОП (компиляция сейсмотомографических моделей по данным ГСЗ СЛО-92 и Арктика-2000) котловина хребет Ломоносова Амундсена
ПК профиля j 0 50 100 150 200 250 котловина Подводников хребет Менделеева
ПК 650 геотраверс ГСЗ СЛО 89-91 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 абиссаль Менделеева
850 900 950 В
-25% о I
Консолидированная кора на сечении имеет мощность от 15 км до 31 км и отчетливо разделяется на верхнюю и нижнюю кору со средними значениями скоростей 6.3 км/с и 6.9 км/с. Максимальная глубина погружения поверхности мантии (границы М) составляет 31.5 км. Все участки относительно крутого падения границ были идентифицированы с листрическими сбросами, что упрощает объяснение структуры разреза. Хорошо видно, что редукция коры котловины Подводников связана с подъемом мантии и возникновением корового свода в центре котловины, его растяжением, расколом и оттоком (без акреции) коры по склонам мантийного купола.
В гипоцентре котловины Макарова (рис. 18), при общей мощности осадочного чехла 3.5 км, мощность отложений нижнего структурного этажа, представленного терригенными осадками среднего-верхнего палеогена, составляет всего 1.5 км. При этом поверхности легкого и тяжелого субстратов мантии согласно приподняты соответственно до 13-15 км и 17 км. Данная ситуация далека от изостатического равновесия, т.к. при подъеме поверхности легкого субстрата выше уровня пластичности (18-20 км), компенсирующая функция должна перейти к поверхности тяжелого субстрата мантии (А.Д. Павленкин и др., 1998). Другими словами, для изостатического равновесия в этой ситуации граница N должна вести себя инверсионно по отношению к границе М. В котловине Макарова вырисовывается совершенно противоположная картина (рис. 18). Таким образом можно предположить, что в данном районе Центрально-Арктической области поднятий процессы внутриплитной тектоники не исчерпали компенсационную динамику и что вторая фаза активизации континентального рифтогенеза, приведшая к образованию в палеогене котловины Макарова, в настоящее время находится на стадии перехода к рифтогенезу океаническому.
Практическая ценность:
Строение и тип литосферы Центрально-Арктической области поднятий играют ключевую роль при решении проблемы определения положения
72 внешней границы континентального шельфа Российской Федерации в Амеразийском бассейне. В ряду геологических критериев, влияющих на положение ВГКШ приарктических государств, приоритет отдается типу коры (континентальному или океаническому) геоморфоструктур (Поселов В.А. и др., 2000).
По результатам диссертационной работы можно сделать следующие выводы, имеющие непосредственную связь с данной проблемой:
1. Котловина Подводников является эпиконтинентальной (субконтинентальной, внешнешельфовой) морфоструктурой как по прямым признакам (с мощностью коры 20 км и мощностью чехла, включая верхнемезозойскую часть, до 9 км), так и по генетическим (застывший континентальный рифт).
2. Котловину Макарова, несмотря на континентальное происхождение, к эпиконтинентальным морфоструктурам отнести нельзя из-за вероятного соответствия современного этапа ее развития стадии перехода от континентального рифтогенеза к океаническому.
Заключение
На основе волновых полей МОВ, зарегистрированных на российских дрейфующих станциях "Северный Полюс", и материалов МОВ-ОГТ, полученных в международных высокоширотных арктических экспедициях, выполнен сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла в глубоководной области западной части Амеразийского бассейна.
Корреляция геологических материалов (включая данные бурения) по береговому и шельфовому обрамлению Амеразийского бассейна с кривой эвстатических колебаний относительного изменения уровня моря позволила сделать вывод о преобладании эвстатической составляющей в колебаниях уровня Северного Ледовитого океана, начиная, по крайней мере, от позднего мела и до конца неогена.
Установлена корреляционная связь между основными сейсмостратиграфическими несогласиями в осадочном чехле глубоководной части Амеразийского бассейна и глобальными понижениями относительного уровня моря на графике эвстатических колебаний П.Р. Вейла.
В волновом поле временных разрезов выделены два стратиграфических репера осадочного чехла: крупнейшее в Амеразийском бассейне позднеолигоценовое региональное несогласие с подстилающими сейсмофациями (1 -й репер) и верхнепалеоценовый-нижнеэоценовый комплекс терригенных отложений, представленный слоистой толщей высоко- и низкоамплитудных пластов (2-ой репер).
Выделенные стратиграфические реперы позволили с достаточно высокой степенью вероятности оценить геологический возраст двух крупнейших котловин в западной части Амеразийского бассейна, инициальные стадии формирования которых отнесены соответственно к раннему мелу (при образовании котловины Подводников) и началу эоцена (при образовании котловины Макарова).
Сравнительный сейсмостратиграфический анализ комплексов нижнего структурного этажа котловины Подводников и хребта Ломоносова не устанавливает их генетическую взаимосвязь, несмотря на близость скоростных параметров. В то же время эта связь очевидна для отложений верхнего структурного этажа. Сейсмостратиграфические и сейсмофациальные характеристики отложений в котловине Подводников и корреляция их слоистости с кривой эвстатических колебаний уровня моря свидетельствует о том, что они накапливались как терригенные осадки - при существенно различных глубинах моря, но все же в морских условиях. Сейсмостратиграфические характеристики комплексов нижнего структурного этажа на хребте Ломоносова указывают скорее на континентальный стиль их формирования. По-видимому, на хребте Ломоносова региональное несогласие отделяет континентальные отложения (нижний структурный этаж) от морских, которые генетически взаимосвязаны с осадками верхнего структурного этажа котловин. После позднего олигоцена (время развития РН), вся западная часть Амеразийского бассейна представляла собой единый неоген-четвертичный седиментационный бассейн.
Основные результаты сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла в западной части Амеразийского бассейна сведены в таблице 2.
И последнее. На взгляд автора, выполненная диссертационная работа достаточно убедительно показывает, что эвстатические колебания уровня моря оставили свой специфический след на сейсмических образах осадочной толщи как Амеразийского бассейна, так и, по-видимому, всего Северного Ледовитого океана. Этот отпечаток проявляется в динамике эквивалентных несогласиям волн, в конфигурации и характере слоистости на сейсмических оптттюал/ Тч/-»тттх лтга т» ттмо ттотто-гт- т/от/ага птх^лгл агпаттттттаттттага тюлагггоана»*!! ошшслл. 1/Сли г> проделал лали! чл раптс-ппш и исси! лич^плшп комплекса не устанавливается корреляция его внутренней структуры с колебаниями уровня моря в пределах одноименного глобального суперцикла, то это, скорее всего, свидетельствует о повышенной тектонической активности на соответствующем стратиграфическом интервале. Образно говоря, тектоническая активизация действует на сейсмические записи как ластик, стирая с сейсмических образов осадочного чехла отпечатки колебаний уровня моря высоких порядков.
Таблица 2
Основные результаты сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла в западной части Амеразийского бассейна
Геоструктуры котловина Макарова котловина Подводников
Стратиграфия Глоб. суперциклы Струк. этажи К ом пл./ сеймо- фация Несогласия кровля/ подошва V ' инт. км/с Сейсмофац. х-ки Тип отложений Компл./ сеймо-фация Несогласия кровля/ подошва V ' инт. км/С Сейсмофац. х-ки Тип отложений четвертичное время Q Верхний Нижний Q дно/Н1 1.7-1.9 сильно слоистый океанич. и морские Q дно/Hl 1.7-1.9 сильно слоистый океанич. и морские плиоцен-конец миоцена Td Td Н1/Н2 2.1-2.4 сильно слоистый терриген. морские Td Н1/Н2 2.1-2.4 сильно слоистый терриген. морские миоцен конец олигоцена начало эоцена Тс ТЪ Тс ijr-^верхняя Н2/РН РН/Ф 2.5 2.9-3.2 сильно слоистый пакет высо-коамп. рефл. терриген. морские терриген. мелководн. Тс гр^верхняя Н2/РН РН/Н4 2.5 слабо слоистый пакет высо-коамп. рефл. терриген. морские терриген. мелководн. гр^пижняя 3.3-3.7 низко ампл. хаотичные терриген. переотлож. гр^нижняя 3.3-3.7 низкоампл. хаотичные терриген. переотлож. начало эоцена верхн. палеоцен Та Фундамент Та Н4/Н5 3.9-4.0 переслаивание выс. и низкоампл. пластов терриген. морские начало палеогена ранний мел Ка-КЪ Ка-КЬверх" Н5/Ф 5.0-5.3 высокоампл. отражения терриген. морские
Ка-КЬ"иж" низкоампл. хаотичные терриген. переотлож.
ТЪ - глобальные суперциклы эвстатических колебаний относительного уровня моря (P.R. Vail, R.M. Mitchem-Jr., S. Thompson,
1977)
PH—региональное несогласие Амеразийского бассейна Н1-Н5 - поверхности несогласия Ф — фундамент
Таблица 2 (продолжение)
Геоструктуры хребет Ломоносова хребет Альфа
Стратиграфия Глоб. Структ. Ком пл./ Несогласия Уинт. Сейсмофац. Тип Компл./ Несогласия ^инт. Сейсмофац. Тип супер- этажи сеймо- кровля/ км/с х-ки отложений сеймо- кровля/ км/С х-ки отложений циклы фация подошва фация подошва четвертичное Q Q дно/Н1 1.6-1.8 сильно океанич. и Q дно/РН 1.5-1.6 сильно океанич. и время слоистыи морские слоистыи морские плиоцен- Td Верхний Td Н1/РН 1.8 слабо терриген. конец миоцена -4XWVWч/ч слоистыи морские размыв миоцен размыв VVVWW,/WW г^узерхняя РН"ерх/ пакет высо- терриген. грузерхняя РН°ерх/ пакет высо- терриген. конец олигоцена РН" 2.1 коамп. рефл. мелководн. РН 2.2-2.3 коамп. рефл. мелководн.
- ТЪ гр^нижняя низкоампл. маломощн. rplJiUDKHJUl низкоампл. маломощн. начало эоцена хаотичные инверсион. хаотичные инверсион. линзы линзы начало эоцена -верхн. палеоцен Та Нижний размыв нач. палеогена - Ka-Kb раннии мел s/vvvws
РН/ низкоампл. континент. РН/ низкоампл. континент. ? мг? Л2 кровля Л1 4.0-4.5 хаотичные (прозрачные) (консолид. осадки) А2 кровля А1 4.5-4.7 хаотичные (консолид. осадки?) кровля Л1/ интерферен- континент. кровля А1/ высокоампл. континент. ? рг-мг? Л1 Фкрист. 5.0-5.2 ция с осями дифракции (складчатое основание ?) AI Фкрист.• 5.1-5.4 хаотичные (консолид. осадки?)
ТЪ - глобальные суперциклы эвстатических колебаний относительного уровня моря (P.R. Vail, R.M. Mitchem-Jr., S. Thompson,
1977)
PH — региональное несогласие Амеразийского бассейна Н1-Н5 - поверхности несогласия Ф - фундамент
77
Перспективы
Широкое применение сейсмостратиграфического анализа осадочного чехла в глубоководных областях Арктического бассейна открывает большие возможности в плане геологической интерпретации комплексов отложений при отсутствии данных глубоководного бурения. Наиболее перспективным направлением исследований представляется поиск стратиграфических реперов волнового поля и проведение на их основе вероятностной оценки геологического возраста и седиментационных характеристик осадочных комплексов в глубоководных районах Арктики. Такую возможность предоставляет интерактивная обработка накопленной в Арктическом бассейне сейсмической информации современными программными средствами ОКЕАН и РгоМах, которые позволяют трансформировать достаточно примитивные системы дрейфовых наблюдений MOB в высококачественные временные и глубинные динамические разрезы.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Павленкин А.Д., Поселов В А., Буценко В.В. Структура литосферы по геотраверсам ГСЗ в Арктике //сб. "Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона". Вып.1, часть1. ВНИИОкеангеология. СПб. 1996
2. Поселов В.А., Буценко В.В., Павленкин А.Д. Структура литосферы пассивных окраин в переходных зонах "континент-шельф-океан" в Арктике по данным глубинной сейсмометрии //сб. "Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона". Вып.1, часть 1. ВНИИОкеангеология. С-Пб. 1996
3. Павленкин А.Д., Буценко В.В., Дараган-Сущова J1.A., Дараган-Сущов Ю.И. Источники терригенного материала Баренцево-Карского осадочного бассейна //Отечественная геология. N10. 1997
4. Poselov V., Butsenko V., Grikurov G., Pavlenkin A. Seismic profile between the Gakkel and Lomonosov ridges and its bearing on the nature of the Eurasian Basin // ICAM III (abstracts). 1998
5. Pavlenkin A., Pogrebitsky Yu., Poselov V., Butsenko V. Structure of the Arctic lithosphere from deep seismic sounding data // ICAM III (abstracts). 1998
6. ARCTIC'98: The Expedition ARK-XIV/la of RV "Polarstern" in 1998 / Edited by Jokat W. / Reports on Polar Research. N308. AWI. Germany. 1999
7. Поселов B.A., Павленкин А.Д., Погребицкий Ю.Е., Буценко В.В., Сорокин М.Ю. Структура и эволюция Арктической литосферы // Геологическое строение и геоморфология Северного Ледовитого океана в связи с проблемой внешней границы континентального шельфа Российской Федерации в Арктическом бассейне. Сп-б., ВНИИОкеангеология, 2000. С. 94-108.
8. Буценко В.В., Поселов В.А., Павленкин А.Д., Поселова Л.Г. Сейсмострати-графический анализ осадочного чехла Амеразийского бассейна // Тезисы докладов международной геофизической конференции "300 лет горногеологической службе России". ВИРГ-Рудгеофизика. С-Пб. 2000. С. 324-325.
Список литературы
1. Буценко В.В., Поселов В.А., Павленкин А.Д., Поселова Л.Г. Сейсмострати-графический анализ осадочного чехла Амеразийского бассейна // Тезисы докладов международной геофизической конференции "300 лет горногеологической службе России". ВИРГ-Рудгеофизика. С-Пб. 2000. С. 324325.
2. Верба М.Л. История спрединга в Северном Ледовитом океане // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. Изд. ВНИИОкеангеология. Вып. 2. Сп-б., 1998. С. 29-44
3. Ким Б.И. Сейсмоактивные зоны северной полярной области Земли // Геология морей и океанов. Тез. докладов 10-й Международной школы морской геологии. Т.2. М., 1992. 68 с.
4. Ким Б.И., Слободин В.Я. Основные этапы развития восточно-арктических шельфов России и канадской Арктики в палеогене и неогене // Геология складчатого обрамления Амеразийского суббассейна. Изд. ВНИИОкеангеология. С-Пб., 1991. С. 104-114.
5. Киселев Ю.Г. Глубинная геология Арктического бассейна. М., Недра, 1986. С. 222-224.
6. Лобковский Л.И., Казакевич Г.И. Глобальные морские трансгрессии и регрессии как результат горизонтальной фильтрации магмы в астеносфере // Геология морей и океанов. Тез. докладов 10-й Международной школы морской геологии. Т.2. М., 1992. 86 с.
7. Павленкин А.Д., Поселов A.B., Буценко В.В., Булаткина К.И. Переходные зоны континент - океан пассивных окраин // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. Изд. ВНИИОкеангеология. Вып. 2. Сп-б., 1998. С. 79-88.
8. Поселов В.А., Павленкин А.Д., Погребицкий Ю.Е., Буценко В.В., Сорокин М.Ю. Структура и эволюция Арктической литосферы // Геологическое строение и геоморфология Северного Ледовитого океана в связи с проблемой внешней границы континентального шельфа Российской
Федерации в Арктическом бассейне. Сп-б., ВНИИОкеангеология, 2000. С. 94-108.
9. Погребицкий Ю.Е. Основные черты геологического развития геодинамической системы Северного Ледовитого океана // Геолого-геофизические характеристики литосферы арктического региона. Изд. ВНИИОкеангеология. Вып. 2. Сп-б., 1998. С. 9-11.
10. Сейсмическая стратиграфия /под. ред. Ч. Пейтона/ Мир. М: 1982 П.Устрицкий В.И. Арктическая геодинамическая система: реальность или миф? // Геолого-геофизические характеристики литосферы арктического региона. Изд. ВНИИОкеангеология. Вып. 2. Сп-б., 1998. С. 170-175.
12. ARCTIC'98: The Expedition ARK-XIV/la of RV "Polarstern" in 1998 /ed. by W. Jokat/ Reports on Polar Research. AWI. N. 308.1999. P. 14-25.
13.Enachescu M.E. Structural setting and validations of direct hydrocarbon indicators for Amauligak Oil Field, Canadian Beaufort Sea // The American Association of Petroleum Geologists Bulletin. N74, no. 1., 1990. P. 41-59.
14. Jackson H.R. and Johnson G.L. Summary of Arctic Geophysics. Geodynamics, 6, 1986, P. 245-262.
15. Jokat W., Weigelt E., Kristoffersen Y., Rasmussen T., Schone T. New insights into the evolution of the Lomonosov Ridge and the Eurasian Basin // Geophys. Int. 1995. 122. P. 378-392.
16. Kovach L.C., Glebovsky V.Yu., Sorokin M.Yu., Maschenkov S.P., Brozena J.M. New evidence for sea-floor spreading in the Makarov Basin // AGU 1999 Fall Meeting. 1999. V.80. 46 p.
1-7 Л 7 " 1 n Г1 Л Ж !i.l"Ti A 4 XIС Г1! „111 С V .„Г
I /. van r.R., iviucnem iriurnpsoii д. uiuuai uyuics m iciauvc uuaugcs Oi sea level 11 Seismic stratigraphy - application to hydrocarbon exploration. American Association of Petroleum Geologists. 1977. P. 83-97.
-
Буценко, Виктор Владимирович
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Санкт-Петербург, 2001
-
ВАК 25.00.10
- Структура литосферы центральной части Арктического глубоководного бассейна по сейсмическим данным
- Главные тектонические события истории Арктического океана по сейсмическим данным
- Геология и перспективы нефтегазоносности Вилькицкого бассейна
- Геологическое строение верхней части осадочного чехла Бассейна Белого моря
- Восточно-Арктический шельф России: геология и тектонические основы нефтегазогеологического районирования
