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

Актуальность работы.

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

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

Задачи исследований:

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

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

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

Методы исследований.

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

Основные научные положения, выносимые на защиту:

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

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

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

Научная новизна работы.

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

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

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

Личный вклад автора:

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

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

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

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

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:

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

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

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

Практическая значимость работы:

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

Апробация работы.

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

Публикации.

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

Структура и объём работы.

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

4.3 Выводы по главе 4.

Таким образом, практически весь район котловины Подводников, за исключением котловины Амундсена, классифицируется автором как единая структура континентального типа, которая была подвержена интенсивному растяжению и базификации, центром которых являлись осевые зоны рифтогенного растяжения. Указанные процессы в пределах района исследований привели к формированию континентальной коры разных типов: шельфовая кора пассивной континентальной окраины и глубоководная утоненная базифициованная кора континентальной окраины.

Из рассмотрения материалов, представленных в 4-ой главе, вытекает третье защищаемое положение:

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

Заключение

.

В ходе исследований были решены следующие основные задачи.

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

2. Проведен анализ геолого-геофизической изученности арктического шельфасоздан динамически связанный цифровой банк данных в форме баз данных, гри-дов и картографических материалов, включающий в себя материалы по батиметрии, аномалиям магнитного и гравитационного поля, глубинам залегания основных границ в земной коре, а также результаты трансформаций геофизических полей. Разработана методика обработки и интерпретации комплексной геолого-геофизической информацииобработка и интерпретация площадных данных включала в себя широкий комплекс процедур, в т. ч. определение глубины границы Мохо, объединение данных из разнородных источников, редуцирование эффектов границ в земной коре в аномальных потенциальных полях, классификация с использованием алгоритмов распознавания образов с обучением, линеаментный анализвыполнено моделирование структур континентальной окраины района котловины Подводников с использованием технологий сейсмоплотностного моделирования в двумерной постановке по системе расчетных геофизических профилей.

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