Б.Г. Лопатин, Е.Е. Мусатов

СЕЙСМОСТРАТИГРАФИЯ НЕОГЕН-ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БАРЕНЦЕВО-КАРСКОГО ШЕЛЬФА

скачать *pdf

 (ВНИИокеангеология)

УДК 550.83

   

При геологической съемке шельфа (ГСШ) первостепенное значение приобрели различные модификации сейсмического метода отраженных волн, позволяющие получать недоступную для суши информацию в виде непрерывного разреза по профилям. Глубина освещения разреза и разрешающая способность метода во многом определяются энергией и частотной характеристикой излучаемого сигнала. В практике работ ПГО «Севморгеология» на Баренцево-Карском шельфе применяются сейсмические (10-100 Гц), низкочастотное сейсмоакустическое (100-1000 Гц) и высокочастотное сейсмо-акустическое (1-10 кГц) профилирование. Совокупность сейсмических исследований при постоянном совершенствовании их технологии и методики позволила получить достаточную информацию для составления геологических и структурных карт, не уступающих по детальности и достоверности картам суши, и подойти к составлению карты масштаба 1 : 1 000 000 на акваторию Баренцева и Карского морей.

Для определения мощности и строения верхнекайнозойских отложений, их стратиграфического расчленения и картирования наиболее эффективно непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСП) с электроискровым источником упругих колебаний. При частоте сигнала 200-400 Гц глубина освещения разреза в зависимости от сейсмогеологических условий колеблется от 50 до 200- 300 м при разрешающей способности 6- 8 м . Это позволяет решать следующие геологические задачи: определение мощности и строения четвертичных отложений с расчленением их на сейсмокомплексы, сейсмогоризонты и сейсмопачки; прослеживание по площади границ разновозрастных толщ осадочного чехла; изучение морфологии дна и погребенной поверхности коренных пород. Применение многоканальной цифровой аппаратуры позволяет через различные акустические характеристики (пластовые скорости, жесткости, частотный состав и полярность) прогнозировать литологический состав геологических тел.

Главный метод геологической заверки результатов НСП - морское картировочное и инженерно-геологическое бурение. Основные его объемы пока сосредоточены в южной части Баренцевоморского шельфа [Крапивнер и др., 1988; Онищенко и Бондарев, 1988]. В центральных и северных частях шельфа применяются в основном грунтовые трубки, но их длина (до 5 м ) не превосходит разрешающей способности метода НСП. Поэтому для этих районов возрастает роль сейсмостратиграфического анализа материалов НСП, методика которого разработана в трудах зарубежных [Кеннет, 1987; Сейсмическая…, 1982; Шериф и Гелдарт, 1987] и отечественных [Гладенков и др., 1984; Гриценко, 1986; Крапивнер и др., 1988; Самойлович и Скоробогатько, 1986] исследователей. Работы ПГО «Севморгеология» в акватории и на побережье позволили увязать сейсмоакустические комплексы верхнекайнозойского чехла шельфа с известными стратиграфическими подразделениями на прилегающей суше Кольского п-ова [Самойлович и Скоробогатько, 1986], Тимано-Уральского региона [Баренцевская…, 1988; Крапивнер и др., 1988; Яшин и др., 1985] и Западной Сибири [Мусатов, 1989], что дает возможность определять генезис и возраст сейсмостратиграфических подразделений. На сейсмограммах выделяются однократные отражения от физических поверхностей, совпадающих обычно с границами геологических тел или с несогласиями. Допускается, что регулярные оси синфазности являются отражениями, полученными в результате перепадов акустической жидкости, которые связаны с границами напластования в разрезе [Шерифф и Гелдарт, 1987].

На первом этапе интерпретации сейсмический разрез подразделяется на крупные седиментационные или сейсмоакустические комплексы, ограниченные в кровле и подошве поверхностями региональных несогласий. На втором этапе в пределах сейсмокомплексов выделяются (по вертикали и латерали) сейсмофации [Сейсмическая…, 1982]. Это особенно важно для неоген-четвертичного чехла, представленного полигенетическими образованиями. Крапчатый тип сейсмозаписи при хаотически ориентированных коротких осях синфазности свидетельствует о континентальном (чаще всего гляциальном) генезисе отложений, а слоистый - о бассейновых осадках. При сейсмостратиграфическом анализе обычно изучается также характер относительных изменений уровня палеобассейнов на шельфе. Эпохи трансгрессий устанавливаются по наличию берегового подошвенного налегания выше поверхности седиментационного перерыва [Кеннет, 1987]. Регрессии фиксируются эпохами перерывов, когда отражения, сейсмоакустического комплекса перестают прослеживаться у несогласной границы, образованной вследствие эрозионного либо тектонического среза или из-за отсутствия осадконакопления [Сейсмическая…, 1982]. Об этом свидетельствуют и речные палеоврезы в кровлях сейсмокомплексов. Эпохи стабильности уровня моря выделяются по смещению в сторону моря берегового кровельного прилегания [Кеннет, 1987] прибрежно-морских и аллювиально-морских осадков.

В неоген-четвертичном чехле южной части Баренцевоморского шельфа различными исследователями выделяются от трех [Арктический…, 1987; Яшин и др., 1985] до пяти [Крапивнер и др., 1988; Мусатов, 1989] и даже девяти [Самойлович и Скоробогатько, 1986] сейсмоакустических комплексов. На сейсмостратиграфической схеме верхнекайнозойского чехла Печороморского и Южно-Баренцевского регионов, разработанной И.И. Гриценко [1986] и Р.Б. Крапивнером и др. [1988], преобладают морские и аллювиально-морские отложения. В то же время на северо-западе Баренцева моря, в области последнего оледенения на Шпицбергенском и Скандинавском шельфах норвежские исследователи чаще всего указывают на наличие двух сейсмокомплексов, нижний из которых ледниковый плейстоценовый, а верхний морской голоценовый [Elverhøi & Solheim, 1983]. Однако в желобах и прогибах западной периферии шельфа норвежскими геологами установлено от четырех [Solheim & Kristoffersen, 1984] до шести [Vorren et al., 1988] комплексов, нижний из которых датируется послесреднеплиоценом [Solheim & Kristoffersen, 1984], а в разрезе присутствуют как гляциальные, так и бассейновые осадки.

Возраст сейсмоакустических комплексов, горизонтов и пачек наиболее достоверно идентифицируется прямыми геологическими наблюдениями, когда картировочными или инженерно-геологическими скважинами вскрыт разрез верхнекайнозойского чехла на полную мощность. При этом наилучшие результаты дают исследования фораминифер, которые подтверждают смену микрофаунистических ассоциаций вверх и вниз по разрезу от границ региональных эрозионных несогласий, выделенных на сейсмограммах. В тех случаях, когда геологические тела, слагающие сейсмокомплексы, прослеживаются с шельфа на сушу, появляется возможность увязать их с одновозрастными осадками морских террас на побережьях. Опыт подобных корреляций накоплен в ходе геологической съемки шельфа близ п-ова Канин, Тимано-Уральского региона и п-ова Ямал. При отсутствии картировочного бурения и непосредственного прослеживания на суше сейсмоакустические комплексы интерпретируются по косвенным признакам - характеру сейсмозаписи и положению в разрезе, когда возраст перекрывающих молодых осадков установлен путем донного пробоотбора.

На площадях ГСШ в центральных и южных районах Баренцево-Карского шельфа чаще всего выделяются три, а в глубоких палеодолинах - до четырех сейсмоакустических комплексов. Они ограничены известными [Самойлович и Скоробогатько, 1986; Яшин и др., 1985] опорными отражающими горизонтами: Е2 - поверхность морского дна, Е1 - подошва голоценовых осадков, Д2 - подошва плейстоценовых отложений, Д1 - подошва отложений плиоцена и в отдельных случаях Д0 - подошва миоценовых образований. На рис. 1 помещена схема интерпретации фрагмента сейсмоакустического профиля в Карском море.

Рисунок 1

Нижний, четвертый сейсмоакустический комплекс (Д0 - Д1) выделяется предположительно на Печорском шельфе и, возможно, на Приямальском участке Карского моря, где он выполняет древнейшие палеодолины и характеризуется неясно-слоистым типом записи. Этот комплекс сопоставляется с аллювиально- и прибрежно-морскими осадками вангурейской толщи мощностью до 70- 80 м , установленными в скважинах на побережье Тимано-Уральского региона в интервале глубин 150- 230 м ниже уровня моря [Баренцевская…, 1988]. Отложения представлены мелкозернистыми песками с простоями и линзами известковистых песчаников и алевритов, обломками бурых углей и обугленной древесины. По теплолюбивым спорово-пыльцевым спектрам эта толща датируется ранним - средним миоценом [Баренцевская…, 1988] и сопоставляется с озерно-аллювиальными слабо угленосными глинисто-песчаными осадками абросимовской свиты в Западной Сибири. Аналоги последней, видимо, залегают в основании осадочного выполнения глубоких палеодолин на юге Карского моря.

Третий сейсмоакустический комплекс (Д1 - Д2) формирует мощные (до 100 м ) покровные тела в пределах Печорской и Западно-Сибирской внутриматериковых плит, а на Баренцево-Карской окраинно-материковой плите он выполняет лишь глубокие палеодолины. Отражающим горизонтом Д11 комплекс иногда разделяется на две части, каждая из которых характеризуется сменой типа сейсмозаписи вверх по разрезу от косослоистой или акустически прозрачной до горизонтально-слоистой. Такие типы записи на сейсмограммах, видимо, соответствуют переходам от аллювиальных к аллювиально-морским осадкам. Это подтверждается геологическим строением соответствующих толщ на побережьях Печорской и Западно-Сибирской плит. В Тимано-Уральском регионе нижней части комплекса отвечают алеврито-глинистые осадки просундуйской свиты, перекрываемые алевритами и глинами с прослоями песков (до 70 м ) колвинской серии [Баренцевская…, 1988]. В Ямало-Гыданском районе Западной Сибири с ними коррелируются глины и алевриты с гравием и галькой мужино-уральской серии (до 200 м ), а в Усть-Енисейском районе - глины, алевриты, пески и галечники большехетской серии мощностью до 160 м . Эти отложения относят к ранне-среднеплиоценовому циклу аллювиальной и морской седиментации. Мощности таких осадков на шельфе, по данным НСП, всегда значительно меньше, и можно предполагать, что там они представлены в более мелководных фациях.

Верхняя часть третьего сейсмокомплекса (Д11 - Д2) также сложена песчано-глинистыми отложениями, но там уже присутствуют значительные объемы грубообломочных диамиктонов, имеющих ледниково-морской генезис. На сейсмограммах в верхах комплекса фиксируется неясно-слоистая или крапчатая сейсмозапись. В бассейне р. Печора этим образованиям соответствуют алевро-глинистые осадки с прослоями песков и линзами валунно-галечного материала, объединяемые в падимейскую средне-верхнеплиоценовую серию мощностью до 100 м . В ряде морских скважин устанавливается сходство плиоценовых комплексов фораминифер на шельфе и побережьях [Крапивнер и др., 1988; Онищенко и Бондарев, 1988]. В Ямало-Гыданском и Усть-Енисейском районах Западной Сибири с рассматриваемым седиментационным циклом коррелируются песчанистые алевриты и глины с грубообломочным материалом низов салехардской серии (до 100 м ) и санчуговской свиты (до 80 м ) соответственно.

Второй, плейстоценовый сейсмоакустический комплекс 2 - E1) также разделен рефлектором Д21 на две части. Нижняя в прогибах и впадинах на шельфе характеризуется слоистой или неясно-слоистой сейсмозаписью. На Печорской низменности с ними ассоциируются морские пески и алевриты сяттейской свиты, сменяемые выше по разрезу ледниково-морскими диамиктонами роговской серии мощностью до 200 м [Баренцевская…, 1988] ранне-среднеплейстоценового возраста. Их аналоги в Западной Сибири - верхи салехардской серии. В то же время на ряде поднятий центральных частей шельфа (Персея, Центрально-Баренцевском и др.) и близ окраинных архипелагов на сейсмограммах данный комплекс характеризуется хаотической сейсмозаписью, а отложения, по данным грунтового пробоотбора, представлены маломощными грубообломочными диамиктонами с переотложенными комплексами микрофауны. Они интерпретируются как донные морены максимального (среднеплейстоценового) оледенения, которое распространялось крайне ограниченно на положительных морфоструктурах северо-западной периферии Баренцево-Карского шельфа.

Верхняя часть плейстоценового сейсмокомплекса (Д21 - E1) соответствует позднеплейстоценовому циклу седиментации и представлена слоистым и пунктирным типами записи на сейсмограммах. По результатам донного опробования, горизонт сложен в низах разреза морскими глинами и алевритами с теплолюбивыми бореальными комплексами микрофауны. Эти осадки имеют казанцевский (микулинский) возраст и перекрываются песчано-глинистыми миктитами с гравием и галькой, содержащими обедненные и холоднолюбивые комплексы фораминифер. Они сопоставляются с ледово- и ледниково-морскими образованиями холодного валдайского интервала. На подводных склонах Новой Земли [Арктический…, 1987], Шпицбергена [Elverhøi & Solheim, 1983; Vorren et al., 1988], Земли Франца-Иосифа и на внутришельфовых возвышенностях Адмиралтейства, Мурманской и других методом НСП и эхолотированием фиксируются локальные тела типа конечных морен относительной высотой до 25 м . Они распространены лишь до глубин 100- 150 м и сложены несортированными песчано-алеврито-глинистыми диамиктонами с грубообломочным материалом. По идеальной выраженности в подводном рельефе образования интерпретируются как гляциальные отложения времени последнего (поздневалдайского, сартанского) оледенения, которое охватывало отдельные осушенные участки западной периферии шельфа.

Наконец, первый сейсмоакустический комплекс (Е1 - Е2) характеризуется акустически прозрачной записью и соответствует обводненным неконсолидированным осадкам голоценовой трансгрессии. Они представлены преимущественно песками и алевритами на мелководьях и подводных возвышенностях и глинистыми илами во впадинах и прогибах. На сейсмограммах комплекс прослеживается лишь тогда, когда его мощность превосходит разрешающую способность метода НСП, и до глубин 140- 150 м . В более глубоководных районах, которые не были осушены в эпоху последней регрессии [Крапивнер и др., 1988], этот комплекс сливается с нижележащими.

Общая мощность неоген-четвертичных отложений на шельфе колеблется от 5- 10 м на поднятиях и структурных террасах до 150- 200 м в унаследованных впадинах и прогибах, а также в речных палеодолинах. Представлены осадки как континентальных, так и морских мелководных и относительно глубоководных фаций, что дает возможность путем сейсмостратиграфического анализа исследовать характер колебаний уровня палеобассейнов. На сводном графике, составленном с учетом глобальных изменений уровня Мирового океана [Сейсмическая…, 1982] и проведенных [Гриценко, 1986; Крапивнер и др., 1988] сейсмостратиграфических исследований в южных районах шельфа, виден стратиграфический диапазон неоген-четвертичных сейсмоакустических комплексов (рис. 2). В кровле и подошве каждого сейсмокомплекса зафиксированы эрозионные палеоврезы, по глубинам тальвегов которых реконструировались размеры регрессий. Уровень палеобассейнов в эпохи трансгрессий оценивался в соответствии с мощностями отдельных сейсмокомплексов и литологией и фациальной зональностью слагающих их осадков.

Рисунок 2

Таким образом, сейсмостратиграфический анализ данных НСП и его заверка путем прямых геологических наблюдений создают основу для решения одной из основных задач ГСШ - изучение неоген-четвертичного чехла на полную мощность и стратификация его на литолого-стратиграфические подразделения. Это позволяет сделать важные выводы о неотектонических и палеогеографических источниках и направлениях терригенного сноса в регионе, влияющие на оценку его минеральных ресурсов.

Так, в соответствии с развиваемой в ПГО «Севморгеология» концепцией об активизации окраинно-материковых плит на синокеаническом этапе их развития [Баренцевская…, 1988; Мусатов, 1989] в неогене и начале плейстоцена на месте краевых шельфовых поднятий располагалась обширная область сноса (см. рис. 2), за счет размыва которой формировались мощные терригенные толщи в южной периферии шельфа. Лишь на заключительных стадиях новейшего этапа эта суша подверглась деструкции по активизированным древним разломам и распалась на ряд архипелагов. Установление путем сейсмостратиграфического анализа характера подстилающих коренных пород дает возможность приступить к составлению и изданию листов Государственной геологической карты на акваторию Баренцева и Карского морей.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арктический шельф Евразии в позднечетвертичное время / А.А. Аксенов, Н.Н. Дунаев, А.С. Ионин и др. - М,: Наука, 1987.

2. Баренцевская шельфовая плита / Под ред. И.С. Грамберга, М.Л. Вербы. - Л.: Недра, 1988.

3. Гладенков Ю.Б., Кунин И.Я., Шлезингер А.Е. Сейсмостратиграфия и ее развитие в Советском Союзе (основные направления и перспективы) // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1984. № 4. С. 3-20.

4. Гриценко И.И. Сейсмостратиграфический анализ новейших отложений шельфовых зон по данным непрерывного сейсмоакустического профилирования // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л., 1986. С. 46-49.

5. Кеннетт Дж. Морская  геология. - М.: Мир, 1987. Т. 1, 2.

6. Крапивнер Р.Б., Гриценко И.И., Костюхин А.И. Позднекайнозойская сейсмостратиграфия и палеогеография Южно-Баренцевского региона // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М., 1988. С. 103-124.

7. Мусатов Е.Е. Развитие рельефа Баренцево-Карского шельфа в кайнозое // Геоморфология. 1989. № 3. С. 76-84.

8. Онищенко С.В., Бондарев В.Н. Стратиграфия и палеогеографические особенности разрезов Печороморского мелководья // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М., 1988. С. 142-150.

9. Самойлович Ю.Г., Скоробогатько А.В. Стратиграфическое расчленение новейших отложений Кольского шельфа // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. - Л., 1986. С. 15-22.

10. Сейсмическая стратиграфия / Р.Е. Шерифф, А.П. Грегори, П.Р. Вейл и др. - М.: Мир, 1982.

11. Шерифф Р.Е., Гелдарт Л. Сейсморазведка. - М.: Мир, 1987.

12. Яшин Д.С., Мельницкий В.Е., Кириллов О.В., Строение и вещественный состав донных отложений Баренцева моря: Геологическое строение Баренцево-Карского шельфа. - Л., 1985. С. 101-115.

13. Elverhøi A., Solheim A. The Barents ice sheet - a sedimenthological discussion // Polar Research, Oslo , 1983. Vol. 1. N 1. P. 23-42.

14. Solheim A., Kristoffersen Y. Sediments above the upper regional unconformity: thickness, seismic stratigraphy and outline of the glacial history // Norsk Polarinstitute. Skrifter, Oslo , 1984. N 179B. P. 3-26.

15. Vorren T.O., Hald M., Lebesbyu E. Late Cenozoic environments in the Barents Sea // Paleoceanography. 1988. Vol. 3. N 5. P. 601-612.

 

   

 

 

Ссылка на статью: 

Лопатин Б.Г., Мусатов Е.Е. Сейсмостратиграфия неоген-четвертичных отложений Баренцево-Карского шельфа. Советская геология. 1992. Выпуск 6. С. 56-61.



 



eXTReMe Tracker

 

Hosted by uCoz