Введение
Глава 1. История формирования Евразийского бассейна
Глава 2. Глубоководное осадконакопление
Глава 3. Сравнение сейсмостратиграфических моделей глубоководных котловин
Евразийского бассейна 14
3.1. Сейсмостратиграфические модели котловины Нансена
3.1.1 Модель, построенная по результатам экспедиции «Шельф-2011» .. 15
3.2. Сейсмостратиграфические модели котловины Амундсена 16
3.2.1 Модель, построенная по результатам экспедиции «Арктика- 2014» 17
3.2.2 Модель, построенная по результатам экспедиции «Шельф- 2011» . 19
Глава 4. Сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла Евразийского бассейна
4.1. Новая модель котловины Нансена
4.2. Новая модель котловины Амундсена
Глава 5. Карты мощностей осадков сейсмических комплексов
5.1. Карта мощности осадков комплексов AB-1 и NB-1
5.2. Карта мощности осадков комплексов AB-2 и AB-2
5.3. Карта мощности осадков комплексов AB-3 и NB-3
5.4. Карта мощности осадков комплексов AB-4 и NB-4
5.5. Карта мощности осадков комплексов AB-5 и NB-5
5.6. Карта мощности осадков комплексов AB-6 и NB-6
Глава 6. Подводный канал NP-28
Заключение
Список использованной литературы
Для большинства приарктических государств, в том числе и России, Северный
Ледовитый океан представляет собой объект научных и политических интересов.
Арктический бассейн является недостаточно изученным регионом в связи с
непростыми климатическими условиями. При расширении доказательной базы о
наличии углеводородов в осадочном чехле арктического пространства, появилось
значительное количество стран, стремящихся получить хотя бы часть природных
богатств Арктики. Количество стран, претендующих на полезные ископаемые региона
выходят за пределы формата “арктической пятерки”, что заметно усложняет ситуацию
в регионе. В связи с этим странами были сформированы экспедиции для получения
доказательств и аргументов для подачи заявки в ООН о расширении шельфовых
арктических территорий, на которые они претендуют.
В последние годы российские исследования в этой области были выполнены с
применением широкого комплекса геологических, геофизических, батиметрических
методов в рамках программы по обоснованию внешней границы континентального шельфа.
Спектр работ охватывал практически всю акваторию Северного Ледовитого
океана, включая глубоководные части Амеразийского и Евразийского бассейнов.
Сейсмические разрезы по профилям, которые пересекли Евразийский бассейн легли в
основу написания данной выпускной квалификационной работы (рис. 1).
Конечным результатом геолого-геофизических работ обычно является
формирование геологической модели района, в котором выполнялся данный вид работ.
Существует огромное множество стратиграфических моделей Евразийского бассейна,
представленных в работах отечественных и иностранных исследователей. В начале
своих изысканий я ознакомился с существующими моделями данного глубоководного
бассейна. (Riis et al.,1994; Baturin et al., 1994; Jokat et al., 1995; Geissler & Jokat et al., 2004; Engen et al., 2009; Глумов, 2011 текст отчета ««Оценка перспектив…»; Фомина,
2014 текст отчета «Региональные сейсмические…»).
Основной целью работы является выполнение сейсмостратиграфического
анализа осадочного чехла Евразийского бассейна, и реконструкция обстановок
глубоководного осадконакопления. Сейсмостратиграфия имеет большое значение в
исследовании осадочных бассейнов Земли и занимается изучением последовательности
формирования осадочных толщ горных пород и их первоначального пространственного
залегания по данным сейсморазведки. Для выполнения намеченной цели были4
поставлены задачи, выполнение которых приблизит нас к пониманию эволюции
Евразийского бассейна. Эти задачи заключаются: в выделении региональных
сейсмических горизонтов и обосновании их возрастов; в выполнении
сейсмофациального анализа осадочного чехла и выделении сейсмических фаций; в
составлении схем мощности сейсмических комплексов, и оценке темпов
осадконакопления в депоцентрах; а также в выявлении обстановок осадконакопления.
Актуальность данной работы заключается в интерпретации сейсмических
разрезов, и построения карт мощностей сейсмических комплексов, что позволит
восстановить историю геологического развития бассейна.
Планомерное изучение Арктического бассейна началось с 60-х годов прошлого
века. По программе высокоширотных воздушных экспедиций (ВВЭ) «Север»
проводились сейсмические исследования с дрейфующих льдов, направленные на
изучение рельефа дна, геоморфологии, геоакустики и глубинного строения дна океана.
Большая часть сейсмических работ выполнена методом отраженных волн (МОВ) в виде
площадных наледных точечных сейсмических зондирований. Глубинность базовых
МОВ составляла, в среднем, 2 – 4 км по разрезу горных пород, а с учетом водного слоя
– 5 – 7 км.
Существующие представления о геологическом строении Евразийского бассейна,
в большей мере, были основаны на редких сейсмических наблюдениях в
глубоководной акватории, сейсмических данных в арктических морях и магнитной
съемке. Первые работы с многоканальной сейсмической аппаратурой в котловине
Амундсена были проведены в 1991 году, полученные данные показали, что мощность
осадков в подножие хребта Ломоносова значительно больше, чем у хребта Гаккеля.
Котловины Нансена и Амундсена (рис. 1) образовались в результате спрединга
морского дна, который продолжается по сей день с ультра-медленной скоростью,
составляющей от 1,3 см/год в западной части и 0,63 см/год ближе к шельфу моря
Лаптевых. Рифтовая долина хребта Гаккеля погребена под осадками мощностью 1000
метров.
Котловина Нансена - подводная впадина в Северном Ледовитом океане,
ограниченная с северо-востока хребтом Гаккеля. На юго-западе она примыкает к
континентальному склону Баренцево-Карской плиты, где расположены архипелаги
Северная Земля, Земля Франца-Иосифа и Шпицберген. Котловина приурочена к
Евразийскому суббассейну, имеет вытянутую форму и протягивается на значительное
расстояние к юго-востоку, подходя довольно близко к континентальному массиву в
море Лаптевых северо-восточнее полуострова Таймыр.
В котловину Нансена в течение последних 60 млн. лет поступило огромное
количество осадков из прибрежных и шельфовых районов. Разреженные
батиметрические данные поддерживают эту точку зрения, показывая, что только самые
высокие подводные горы срединного океанического хребта Гаккеля не покрыты
осадками. Глубины в акватории котловины Нансена варьируются в пределах от 3710 до
4830 метров в центральной части срединно-океанического хребта, который содержит
незначительный осадочный слой.
Средняя глубина в котловине Нансена составляет 4050 метров, что значительно
меньше, чем в котловине Амундсена. В Котловине Амундсена близкой областью сноса
являлся хребет Ломоносова (рис. 1), но, в основном, до тех пор, пока он не погрузился
ниже уровня моря. Согласно стратиграфической модели (Jokat et al. 1995), это
произошло около 50 млн. лет назад. C тех пор главным источником поступления
осадков являлись остров Гренландия с северным шельфом и шельфы северных морей
(Карское море, море Лаптевых).
Котловина Амундсена - подводная впадина в центральной части Северного
Ледовитого океана, расположенная между хребтами Ломоносова и Гаккеля. В связи с
тем, что в глубоководную часть котловины Амундсена поступает намного меньше6
осадочного материала, дно океанического бассейна в котловине Амундсена находится
глубже, чем в котловине Нансена. Основной причиной затруднения привноса осадков с
Баренцево-Карского шельфа является хребет Гаккеля, который служит природным
барьером для переноса осадочного материала. На большей части бассейна глубины
составляют более 4000 м, а в некоторых местах достигает 4500 м.
На сегодняшний день не существует такой геологической модели, которая могла
бы ответить на все спорные вопросы, возникшие за период исследования Евразийского
бассейна. Основной причиной сложности составления такой модели, является
недостаток геофизических данных, либо их неудовлетворительное качество, связанное
с суровым арктическим климатом и в частности со сложной ледовой обстановкой.
Большинство отечественных материалов было получено еще в середине прошлого
века, чья разрещающая способность не позволяет четко выделить маломощные толщи,
что может соответствовать потери целой геологической эпохи.
На основании проделанных исследований в данной выпускной
квалификационной работе в осадочном чехле котловины Нансена может быть выделено
7 сейсмических комплексов, датировка возрастов которых оценивалась по корреляции
мест их выклинивания у поверхности акустического фундамента с положением
линейных магнитных аномалий и расчитаны скорости осадконакопления в депоцентрах
каждого комплекса:
1) NB-0 (>60-56 млн. лет ) самый древний комплекс, предположительно является
рифтовым комплексом. Граница между NB-0 и NB-1 связана с началом раскрытия
Евразийского бассейна. Осадочные комплексы рифтового и пострифтового этапа
имеют резко различный состав и строение и разделены несогласием, получивший
название “несогласие растяжения” (“break-up unconformity”;Худолей А.К., 2003).
2) NB-1 (56-48 млн. лет) вышележащий комплекс, природа этого комплекса
остается дискуссионной. Анализ строения комплекса NB-1 показывает постепенное
увеличение мощности в направлении к архипелагу Шпицберген. Скорость
осадконакопления в депоцентре составляет 200 м/млн. лет.
3) NB-2 (48-20 млн. лет) комплекс обладает наибольшей мощностью из всех
выделенных толщ, значения в депоцентрах достигают более 2 км в районе
современного трога Св. Анны. Основным источником сноса являлся БаренцевоКарский шельф. Скорость седиментации в депоцентре составляет 80 м/млн. лет.
3) NB-3 (20-10 млн. лет) этот комплекс содержит осадки, мощностью 0,5 км,
которые равномерно распределены почти по всей глубоководной части котловины
Нансена. Граница между комплексами NB-2 и NB-3, вероятно, связана с началом
открытия пролива Фрама, которое является последним крупным тектоническим
событием и, следовательно, с изменением условий осадконакопления, лагунные осадки43
сменились морскими (Kai Berglar et.al., 2016). О начале донной циркуляции в бассейне
говорит наличие донных контуритовых наносов, выделенных на сейсмических
разрезах. Скорость осадконакопления в депоцентре равна 75 м/млн. лет.
4) NB-4 (10-2,6 млн. лет) комплекс представляет собой отложения, которые были
накоплены с момента полного открытия пролива Фрама до начала интенсивного
ледникового осадконакопления, этот комплекс знаменуется океанической обстановкой
осадконакопления и наличием донной циркуляции водных масс во всем Евразийском
бассейне. Скорость осадконакопления в депоцентре составляет 65 м/млн. лет.
5) NB-5 (2,6-1,5 млн. лет) комплекс связан с началом оледенения Северного
полушария и развитием интенсивного поступления осадков с шельфа Баренцева и
Карского морей за счет ледниковой эрозии. Скорость седиментации в депоцентре равна
900 м/млн. лет.
6) NB-6 (<1,5 млн. лет) комплекс знаменуется началом второго цикла оледенения
Северного полушария. Основные области сноса обломочного материала, идентичны с
областями сноса нижележащего комплекса. Скорость осадконакопления в депоцетре
составляет 500 м/млн. лет.
По аналогичному принципу были выделены сейсмические комплексы в котловине
Амундсена. Осадочный чехол глубоководной котловины можно расчленить на 6
региональных сейсмокомплексов:
1) AB-1 (>56-48 млн. лет) самый древний комплекс налегающий на кровлю
акустического фундамента. Вероятней всего комплекс включает в себя верхнюю часть
рифтового комплекса. Мощность осадков, вблизи шельфа моря Лаптевых достигает 1,5
км, в центральной части котловины Нансена эта величина составляет <250 м. Скорость
осадконакопления в депоцентре составляет 100 м/млн. лет.
2) AB-2 (48-44 млн. лет) отложения этого комплекса были накоплены за очень
короткий промежуток времени. Локальные депоцентры, которые наблюдаются в
центральной части котловины Амундсена вызваны неровностями рельефа
акустического фундамента. Скорость седиментации в депоцентре данного комплекса
составляет 400 м/млн. лет.
3) AB-3 (44-10 млн. лет) в период накопления комплекса AB-3 в котловине
Амундсена преобладали гемипелагические обстановки осадконакопления. Граница
между комплексами AB-2 и AB-3, вероятно, соответствует началу очень низкой
скорости седиментации в котловине Амундсена, что подтверждается данными бурения
глубокой Арктической скважины ACEX-302 (Backman, J., et al. 2008). Величина
скорости седиментации в депоцентре составляет 40м/млн. лет.44
4) AB-4 (10-2,6 млн. лет) этот комплекс сильно отличается от предыдущих, при
выполнении сейсмофациального анализа сейсмических разрезов котловины
Амундсена, были выделены контуритовые комплексы, максимально развитые в
области, прилегающей к склону хребта Ломоносова, приуроченные к активности
подводных каналов. Скорость седиментации в депоцентре равна 100 м/млн. лет.
5) AB-5 (2,6-1,5 млн. лет) образование комплекса, как и в котловине Нансена,
связывается с началом оледенения. Мощность осадков вблизи шельфа моря Лаптевых
значительно превышает мощность в глубоководной части бассейна и составляет 750
метров. Скорость осадконакопления в депоцентре составляет 700 м/млн. лет.
6) AB-6 (<1,5 млн. лет) аналогичный комплексу NB-6 в котловине Нансена,
вероятней всего, также связан со вторым циклом оледенения Северного полушария и
интенсивным ледниковым осадконакоплением. Скорость седиментации в депоцентре
равна 500 м/млн. лет.
Подводя итог исследования, касающегося сейсмостратиграфического анализа
Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана, был сделан вывод о том, что
несмотря на большое число исследований, единого согласия по эволюции Евразийского
бассейна достигнуто не было.
1. Худолей А. К. (2003). Тектоника пассивных окраин древних континентов (на
примере восточной окраины Сибирской и западной окраины
Североамериканской платформ). // Диссертация доктора геологоминералогических наук: 25.00.03 Москва, 473 cтр.
2. Alvey A., Gaina C., Kusznir N. J. and Torsvik T. H. (2008). Integrated crustal
thickness mapping and plate reconstructions for the high Arctic. // Earth and
Planetary Science Letters Volume 274, Issues 3–4, 310–321
3. Backman J., Jakobsson M., Frank M., (2008). Age model and core-seismic
integration for the Cenozoic Arctic Сoring Expedition sediments from the
Lomonosov Ridge. // Paleoceanography, vol. 23
4. Baturin D., Fedukhina T., Savostin L. (1994). A geophysical survey of the
Spitsbergen margin and surrounding areas. // Marine Geophysical Researches,
Volume 16, Issue 6, 463–484
5. Berglar K., Franke D., Lutz R., Schreckenberger B., Damm V., (2016) Initial
Opening of the Eurasian Basin, Arctic Ocean. // Frontier Earth Science 4:91.
6. Bigg G. R., Wadley M. R. (2001). The origin and flux of icebergs released into the
Last Glacial Maximum Northern Hemisphere oceans: The impact of ice-sheet
topography. // Journal of Quaternary Science, 565 - 573
7. Brozena J. M., Childers V. A., Lawver L. A., Gahagan L. M., Forsberg,R.,
Faleide,J.I.,et al. (2003). New aerogeophysical study of the Eurasia Basin and
Lomonosov Ridge. // Geology, Vol. 31, No. 9, 825-828.
8. Dimakis P., Braathen B. I., Faleide J. I., Elverhøi A., Gudlaugsson S. T., (1998).
Cenozoic erosion and the preglacial uplift of the Svalbard–Barents Sea region. //
Tectonophysics Volume 300, Issues 1–4, 311–327
9. Eiken, O., Hinz, K., 1993. Contourites in the Fram Strait. // Sedimentary Geology
82, 15–32.
10. Engen Ø, Faleide J.I., Dyreng T.K. (2008). Opening of the Fram Strait gateway: A
review of plate tectonic constraints. // Tectonophysics 450, 51–69
11. Engen Ø., Gjengedal J. A., Faleide J.I., Kristoffersen Y. and Eldholm О. (2009).
Seismic stratigraphy and sediment thickness of the Nansen Basin, Arctic Ocean. //
Geophysical Journal International. 176, 805–82146
12. Fauge`res J.C., Dorrik A.V. Stow, Imbert P., Viana A. (1999). Seismic features
diagnostic of contourite drifts. // Marine Geology 162, 1–38
13. Feden R. H., Vogt P. R. and Fleming H. S. (1979). Magnetic and bathymetric
evidence for the “Yermak hot spot” northwest of Svalbard in the Arctic Basin. //
Earth and Planetary Science Letters Volume 44, Issue 1, 18-38
14. Forsberg C. F., Solheim A., Jansen E. (1999). The depositional environment of the
western Svalbard margin during late Pliocene and the Pleistocene: Sedimentary
facies changes at Site 986. // Proceedings of the Ocean Drilling Program: Scientific
Results 162, 233-246
15. Frank M., Backman J., Jakobsson M., Moran K., (2008). Beryllium isotopes in
central Arctic Ocean sediments over the past 12.3 million years: Stratigraphic and
paleoclimatic implications. // Paleoceanography, vol. 23
16. Geissler, W.H., Jokat, W., (2004). A geophysical study of the northern Svalbard
continental margin. // Geophysical Journal International, 158 , 50-66
17. Glebovsky V. Y., Kaminsky V. D., Minakov A. N. (2006). Formation of the Eurasia
Basin in the Arctic Ocean as inferred from geohistorical analysis of the anomalous
magnetic field. // Geotectonics, Volume 40, Issue 4, 263–281
18. Jakobsson M., Backman J., Rudels B., Nycander J., (2007). The early Miocene
onset of a ventilated circulation regime in the Arctic Ocean. // Nature Vol 447
19. Jokat W. and Micksch U., (2004). Sedimentary structure of the Nansen and
Amundsen basins, Arctic Ocean. // Geophysical Research Letters, vol. 31
20. Jokat, W., Weigelt E., Kristoffersen Y., Rasmussen T., and Schone T., (1995). New
insights into evolution of the Lomonosov Ridge and the Eurasian Basin. //
Geophysical Journal International, 122 , 378-392
21. Kristofersen Y., Sorokin M., Jokat W., Svendsen O., (2004). A submarine fan in the
Amundsen Basin, Arctic Ocean. // Marine Geology 204, 317-324
22. Kristoffersen Y., Mikkelsen N. (2006). On sediment deposition and nature of the
plate boundary at the junction between the submarine Lomonosov Ridge, Arctic
Ocean and the continental margin of Arctic Canada/North Greenland. // Marine
Geology 225, 265–278
23. Moran K., Backman J., Brinkhuis H. (2006). The Cenozoic palaeoenvironment of
the Arctic Ocean. // Nature, vol. 441
24. Poirier and Hillaire‐Marcel (2011). Improved Os‐isotope stratigraphy of the Arctic
Ocean. // Geophysical Research Letters, Volume 38, Issue 14.47
25. Riis F. (1994). North of Nordaustlandet, in Seismic Atlas of Western Svalbard: A
Selection of Seismic Transects. // Meddelelser, Vol. 130, 30–31
26. Snow J.E., Hellebrand E., Anette von der Handt (2011). Oblique nonvolcanic
seafloor spreading in Lena Trough, Arctic Ocean. // Geochemistry Geophysics
Geosystems 12 Volume 12, Issue 10
27. Vogt, P. R., P. T. Taylor, L. C. Kovacs, and G. L. Johnson (1979), Detailed
aeromagnetic investigations of the Arctic Basin. // Geophysical Research Letter 84,
1071– 1089.
Фондовые материалы:
1. Глумов И.Ф., Кашубин С.И., Зеньков А.Ф., Корнеев О.Ю и др. «Оценка
перспектив нефтегазоносности российского континентального шельфа за
пределами 200 миль в рамках подготавливаемого Представления РФ в
отношении внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) в
Арктическом бассейне». «ГНИИНГИ», СПб, 2011 год, 659стр.
(«ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга»).
2. Фомина Е. А., Павлов С.П., Кириллова Т.А. и др. «Региональные
сейсмические исследования МОВ-ОГТ 2D на Арктическом континентальном
шельфе с целью изучения особенностей геологического строения и перспектив
нефтегазоносности». «МАГЭ», СПб., 2014 год, 642 стр.
(«ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга»)