Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Геолого-геофизическая изученность котловины Подводников и смежных структур и научные представления об их строении 9
1.1 Фактологическая основа геолого-геофизического моделирования котловины Подводников 10
Батиметрические исследования 13
Сейсмические исследования 15
Магнитометрические материалы 22
Гравиметрические материалы 25
Геологические исследования 27
1.2 Научные представления об особенностях глубинного строения и истории формирования глубоководной части Северного Ледовитого океана 30
Геолого-геофизические модели глубинного строения земной коры 30
Геотектонические модели 33
1.3 Выводы по главе 1 39
Глава 2 Типизация земной коры района котловины Подводников 41
2.1 Научно-теоретические представления 41
2.2 Внутриконтинентальные рифты 45
2.3 Зоны рифтогенеза в основании осадочных бассейнов 52
2.4 Рифтогенные структуры пассивных окраин 61
2.5 Обобщение проанализированных структур растяжения 68
2.6 Сопоставление параметров земной коры типовых структур растяжения окраин Евразийского и Американского континентов и района котловины Подводников 72
2.7 Выводы по главе 2 77
Глава 3 Методика глубинного геолого-геофизического моделирования 79
3.1 Формирование рабочего банка данных геолого-геофизической информации по району котловины Подводников 79
3.2 Изучение закономерностей распределения структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном измерении 93
3.3 Изучение разрезов земной коры вдоль регулярной системы геофизических профилей 105
3.4 Выводы по главе 3 113
Глава 4 Модель глубинного строения района котловины Подводников 114
4.1 Тектоническое районирование района котловины Подводников 114
4.2 Геодинамическая модель формирования котловины Подводников 123
4.3 Выводы по главе 4 127
Заключение 129
Список литературы 131
- Сейсмические исследования
- Зоны рифтогенеза в основании осадочных бассейнов
- Изучение закономерностей распределения структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном измерении
- Тектоническое районирование района котловины Подводников
Сейсмические исследования
Материалы всех сейсмических исследований в изучаемом районе (Рисунок 1.3) интегрированы в составе базы сейсмических данных по Арктическому бассейну, созданной и развиваемой во ВНИИОкеангеология, которая включает в себя:
- данные МОВ по дрейфующим станциям «Северный Полюс»;
- данные МОВ экспедиций «Север»;
- компилятивные сейсмические разрезы МОВ, построенные по данным точечных сейсмических зондирований вдоль батиметрических профилей;
- данные ГСЗ;
- данные сейсмических исследований МОВ-ОГТ.
Данные МОВ по дрейфующим станциям «Северный Полюс»
Исследования методом МОВ проводились с дрейфующих станций в ходе экспедиций «Северный полюс». [12] Ледовые базы обустраивались на мощных льдинах, дрейфовавших в течение летнего времени в произвольном направлении. Сейсмические регистраторы устанавливались прямо на льдинах со средним шагом 50 м. В зависимости от типа применяемой аппаратуры устанавливалось разное количество регистраторов. При установке 24-х сейсмоприемников достигалась база наблюдений 1150 м. На флангах и в центре расстановки во льду пробуривались лунки. В лунки опускались заряды небольшой величины на глубину 5-8 метров, и производилась их детонация, обеспечивая прием отраженных волн. Такие взрывы проводились несколько раз в сутки с различным расположением источников, что обеспечивало достаточно большой объем данных за сезон. Координатная привязка на большинстве станций выполнялась астрономическим способом с точностью привязки ±1 км; в последние годы стали использовать спутниковую привязку. [38]
Основной недостаток этих съемок заключался в том, что льдина дрейфовала в произвольном направлении с разной скоростью и исследования носили очень неравномерный характер. В процессе дрейфа станций было собрано приблизительно 3850 км многоканальных данных МОВ.
Результирующий сейсмический материал представлялся в форме сейсмограмм по линии дрейфа льдины. На сейсмограммах уверенно прослеживаются основные сейсмостратиграфические границы осадочного чехла (Рисунок 1.4). С учетом незначительной длины расстановки достоверное определение кажущихся скоростей упругих волн не всегда было возможным.
Данные МОВ экспедиций «Север»
Эти исследования проводились авиадесантным методом: операторы высаживались на льдину с самолета и проводили наблюдения в течение нескольких дней по схеме, аналогичной работам на дрейфующих станциях «Северный полюс». [23] Результирующий материал также представляет собой сводные сейсмические разрезы МОВ. Экспедиции «Север» были выполнены в 60-80-е годы XX века.
Компилятивные сейсмические разрезы МОВ, построенные по данным точечных сейсмических зондирований вдоль батиметрических профилей
В рамках экспедиций «Север», помимо долговременных наблюдений МОВ с дрейфующих льдин, проводились так называемые точечные сейсмические зондирования (ТСЗ). Эти работы выполнялись силами авиадесантного отряда, который после высадки на льдину производил регистрацию упругих волн, возбуждаемых единственным взрывом, а потом перемещался на другую льдину. Эти исследования проводились с целью определения глубины моря и выявления резких наклонов границ осадочной толщи.
Данные ГСЗ
Работы ГСЗ в районе исследований выполнены ФГУП «ВНИИОкеангеоло-гия» совместно с другими организациями вдоль линий геотраверсов Трансаркти-ка-89-91 (СЛО-89-91), Трансарктика-92 (СЛО-92), Арктика-2000 и Арктика-2007 (см. Рисунок 1.3). [42] Исследования выполнены с целью уточнения глубинного строения и определения типа земной коры в связи с проблемой основания ВГКШ.
В ходе первых двух экспедиций работы проводились с ледовых баз; в ходе остальных - с борта ледокола. С ледовой базы или с ледокола отправлялись авиадесантные отряды на вертолетах, которые устанавливали регистраторы на льду и производили взрывы. Регистраторы устанавливались с шагом 3-15 км; пункты взрывов устанавливались через 15-50 км. Заряды опускались под лёд на большую глубину; причем количество взрывчатки менялось в зависимости от максимального удаления источник-приемник (от 200 кг до 1 т). Далее авиадесантный отряд перемещался на следующий участок профиля, и цикл наблюдений повторялся. Помимо ГСЗ в ходе этих исследований проводились наледные наблюдения МОВ, аэромагниторазведочные, гравиразведочные работы, в последних экспедициях -геологическое опробование, а также аэрогравиметрическая съемка. По результатам этих исследований были составлены сейсмические разрезы вдоль профилей на всю мощность земной коры (Рисунок 1.5).
При рассмотрении этих разрезов следует учитывать, что в ходе интерпретации первичных сейсмических материалов использовались данные аэромагниторазведки, гравиразведки, опробования материала со дна, сейсмические материалы, полученные с дрейфующих станций, данные бурения на архипелагах и прочие данные. Полученные в результате исследований модели земной коры позволили доказать континентальную природу хребта Ломоносова и поднятия Менделеева, изучить структуру коры в котловине Макарова, а также характер изменения земной коры в зонах сочленения этих объектов с шельфом Восточно-Сибирского моря. Данные сейсмических исследований МОВ-ОГТ
Основной сложностью, определяющей особенности проведения традиционных сейсмических работ МОВ-ОГТ в Арктике, является наличие в регионе исследования многолетних дрейфующих льдов. Поскольку важнейшим требованием к проведению работ МОВ-ОГТ является постоянная скорость движения судна, нередко в таких экспедициях перед сейсмическим судном следует ледокол, который прокладывает дорогу во льдах. Большая часть сейсмических работ в глубоководной части Северного Ледовитого океана проводится с укороченной приемной косой (до 600 м). Для определения скоростей при работах в сложной ледовой обстановке используются дополнительные акустические станции (сонобуи), которые выбрасываются с определенным интервалом вдоль по профилю и передают принимаемый сигнал на судно по радиоканалу. Такая методика позволяет получать годографы до 20-30 км, что обеспечивает достаточно надежное определение скоростей по отраженным и преломленным волнам. Эти скорости используются при миграции и составлении глубинных разрезов
Именно по такой методике в 2011 году проводились работы в экспедиции «Шельф-2011» (см. Рисунок 1.3), в которой автор принимал личное участие. Эти исследования позволили определить мощность осадочных слоев вдоль сейсмических профилей до границы акустического фундамента на значительной части котловины Подводников, котловины Амундсена и разделяющего эти котловины хребта Ломоносова. На тех участках профилей, которые выходят на пришельфо-вые глубины, кратные волны не позволили достоверно определить мощность осадочного чехла. Материалы по этой экспедиции ещё обрабатываются и пока не опубликованы, однако первые результаты имеются в расположении автора.
Зоны рифтогенеза в основании осадочных бассейнов
Геофизические исследования по всему миру показывают, что рифтогенные структуры лежат в основании большинства крупных осадочных бассейнов. После окончания рифтового этапа, в том случае, если процесс растяжения не приводит к полному расколу континентальной коры, над отмершим рифтом образуется внут-рикратонный осадочный бассейн. Этот этап развития называют пострифтовым. Скорость прогибания фундамента резко снижается, но не прекращается окончательно. Основной причиной дальнейшего прогибания бассейна считается остываниє астеносферы под ним и изостатическое прогибание поверхности вследствие увеличивающегося объема осадков. С рубежом рифтового и пострифтового этапов связывается расширение бассейна осадконакопления и смена грубозернистых континентальных толщ мелкозернистыми и карбонатными осадками, накопление которых происходило в мелководно-морских условиях.
Рассмотрим несколько характерных результатов геофизических исследований внутрикратонных бассейнов.
Мезозойский внутриконтиненталъный «Центральный грабен»,
Северное море Центральный грабен, выделяемый в разрезе Североморского осадочного бассейна, расположен в акватории Северного моря между Великобританией и Норвегией. Основной возраст формирования грабена - средняя-поздняя юра. [68] Грабен имеет ширину до 70 км и протяженность до 400 км. Собственно рифтовые юрские отложения залегают ниже горизонта Е; их мощность достигает 1-1.5 секунд (3-4 км). Их нижняя кромка в сейсмическом поле опознается крайне неуверенно (Рисунок 2.8). Юго-западная окраина грабена совпадает с отметкой пункта взрыва 1900 и приурочена к падающему в восточном направлении глубинному разлому, который по сейсмическим данным прослеживается на 5 км ниже подошвы рифта. Вторая впадина расположена на северо-востоке профиля на отметке 800. Две впадины разделены горстом Доггера, где рифтогенные отложения практически отсутствуют. Судя по поведению сейсмостратиграфических горизонтов, амплитуда смещения вдоль краевых сбросов составляет около 1 км. Отражения F на разрезе представляют собой поверхность триасовых осадков консолидированного фундамента. С точки зрения автора интерпретация морфологии грабенов выполнена в рассматриваемой публикации несколько упрощенно, и, судя по сейсмическому полю, они, скорее всего, имеют форму ассиметричного грабена.
В раннем мелу в регионе продолжалось медленное растяжение с накоплением аргиллитов, подошва которых сопоставляется с границей D - они интерпретируются как пострифтовые отложения. В верхней части разреза отмечается чёткая стратификация горизонтов. Данных о магматизме этого региона не приводится. Анализ первичного материала позволяет оценить мощность осадочного чехла (8-9 км). Глубина залегания поверхности Мохо в пределах Североморского осадочного бассейна оценивается в 25-30 км, то есть мощность консолидированного (дорифтового) фундамента под Центральным грабеном составляет около 16-22 км.
Мезенская синеклиза, Восточно-Европейская платформа
Мезенская синеклиза (см. Рисунок 2.2), выполненная осадками вендско-пермского возраста, образовалась вследствие утонения и погружения континентальной окраины палеоплиты Балтия в результате рифейского рифтогенеза. [7] Рассмотрим геолого-геофизический разрез через Мезенскую синеклизу, представленный на рисунке 2.9-А. Основной сброс прослеживается в разрезе верхней и нижней коры до глубины 25 км. Ширина отдельных рифтогенных грабенов колеблется в пределах 40-60 км, а мощность собственно рифтовых отложений достигает 7-10 км. Мощность консолидированной коры постепенно утоняется от 37 км в неизменённой континентальной части до 25 км в зоне развития рифтогенных структур.
В сейсмическом поле (Рисунок 2.9-Б) хорошо проявлена структура ассимет-ричного грабена. Кристаллический фундамент уверенно выделяется по отсутствию в нём отражающих границ. Рифтовые и пострифтовые отложения четко разделяются по стратиграфическому несогласию, выраженному на сейсмическом разрезе резким изменением угла наклона отражающих границ.
Южно-Карский осадочный бассейн В качестве примера проявления раннетриасовых рифтогенных структур в разрезе южного фланга Южно-Карского осадочного бассейна на рисунке 2.10 представлен юго-восточный фрагмент сейсмического разреза вдоль профиля 2-АР, примыкающего к побережью п-ова Ямал.
На разрезе выделяется эшелонированная система рифтов шириной от 20 до 60 км, ограниченных разломами сбросовой природы. Максимальная общая мощность осадков в местах заложения рифтов достигает 16 км. Рифты подстилаются фундаментом позднепалеозойского возраста консолидации. Суммарная мощность земной коры в рассматриваемой рифтогенной зоне по данным метода преломленных волн уменьшается от 38 км на флангах до 30-25 км - в осевой части. Мощность консолидированного основания в рассматриваемом сечении уменьшается от 35 км на Новой Земле до 15-20 км в зоне проявления рифтогенеза.
Северо-Баренцевский прогиб
Рифтогенез в Восточно-Баренцевском троге, в состав которого входит Северо-Баренцевский прогиб (см. Рисунок 2.2), происходил палеозойскую эпоху. Северо-западная часть профиля 2-АР, пересекающая Северо-Баренцевский прогиб, представлена на рисунке 2.11.
Ширина зоны рифтогенного растяжения здесь достигает 200-250 км; мощность рифтогенных осадков оценивается значениями до 9-10 км. Суммарная мощность осадков Северо-Баренцевского прогиба достигает 16-18 км. Судя по сейсмическому разрезу, механизм рифтогенеза здесь был ближе к модели чистого сдвига. В базальной части прогиба предполагается развитие девонских рифтоген-ных толщ, подошва которых на сейсмической записи контрастно не выделяется из-за затухания сейсмического сигнала в перекрывающих слоях [15]. Значительной сложностью для геологической интерпретации сейсмических данных является потеря прослеживаемости поверхности Мохоровичича. На интерпретационных разрезах обычно представляется два варианта её положения. Первая модель отражает подъем границы Мохо до 30 км, а вторая, наоборот, отражает увеличение суммарной мощности коры до 40 км. Автору представляется более убедительной первая версия, которая объясняет формирование столь мощного трога именно развитием рифтогенных процессов. Если принимается первая версия, то рифтоге-нез приводит к радикальному утонению консолидированной коры в Северо-Баренцевском прогибе до приблизительно 15 км. То есть в данном случае мы имеем дело с радикально утоненной рифтогенной континентальной корой.
Западно-Сибирский осадочный бассейн Растяжение в Западной Сибири происходило в позднем палеозое - раннем триасе. Рассмотрим фрагменты сейсмического разреза МОВ-ОГТ, пересекающего ее центральную часть (Рисунок 2.12). В основании мощного осадочного бассейна (до 2.2 секунд двойного времени пробега) большинство исследователей выделяет рифтогенные структуры. Рифтовые отложения отделяются пострифтовым несогласием и имеют мощность до 0.5 секунд. Рифтовые грабены залегают на фундаменте позднепалеозойского возраста консолидации и подстилаются сбросами, которые прослеживаются вниз за пределы показанного фрагмента разреза.
Изучение закономерностей распределения структурно-вещественных неоднородностей земной коры в латеральном измерении
Важнейшей задачей этого этапа исследований являлось составление схемы блокового строения района котловины Подводников. Для этого были рассчитаны трансформации геофизических полей, проведен линеаментный анализ по широкому набору признаков, построена карта классов с использованием алгоритмов распознавания образов с обучением.
Трансформации полей
Для решения поставленных задач был выполнен расчет вертикальных и горизонтальных градиентов гравитационного и магнитного полей, которые были использованы при проведении линеаментного анализа комплекса геолого-геофизических данных. Кроме того, выполнялся расчет «аналитического сигнала» от этих полей, а также их спектральное разложение. Все эти алгоритмы содержатся в программе Oasis Montaj.
Важнейшим источником информации о закономерностях пространственного распределения структурно-вещественных подразделений земной коры является гравитационное поле. Следует учитывать, что аномалии гравитационного поля «в свободном воздухе» в очень большой степени определяются особенностями морфологии континентального склона, подводных хребтов и отдельных возвышенностей на морском дне. Для подчеркивания плотностных неоднородностей собственно литосферы автор выполнил расчет поля в редукции Буге.
Расчет гравитационного поля в редукции Буге В морской геофизике широко используется прием редуцирования гравитационного эффекта от плотностной границы «вода-осадки», что в конечном итоге позволяет вычислить аномалии Буге. Для этого необходимо знать: во-первых, форму рельефа в исследуемом регионе; во-вторых, контраст плотностей на границе «вода-осадки».
Опыт мировых исследований свидетельствует о том, что плотность поверхностного слоя донных отложений увеличивается с глубиной моря по гиперболи-ческой зависимости от приблизительно 1.6 до 2.7 г/см [32, 70]. Плотность морской воды составляет 1.03 г/см3. Для расчета гравитационного поля в редукции Буге использовался модуль «GM-SYS 3D» пакета программ Oasis Montaj, предназначенный для решения прямой задачи в трехмерной постановке от двухслойной среды. В рамках расчетной модели были заданы следующие параметры двухслойной модели с границей раздела слоев по гриду батиметрических данных. Расчет аномалии Буге выполняется путем вычитания гравитационного эффекта этой границы из наблюденного поля в свободном воздухе.
Расчеты аномального эффекта от границы «вода-осадки» выполнялись с постоянной граничной плотностью. Анализ рассчитанных вариантов с различной плотностью осадков по отдельным профилям (1.6, 1.8, 2.0 и 2.2 г/см3) показал, что наилучшим образом компенсирует влияние рельефа в регионе редуцирование поля с плотностью поверхностных осадочных отложений 1.8 г/см3 (контраст на границе «вода-осадки» 0.77 г/см3). Расчетное поле гравитационных аномалий в редукции Буге представлено на рисунке 3.9.
Распределение гравитационных аномалий Буге по площади исследований дает представление о распределении плотностных неоднородностей литосферы. Необходимо отметить, что большая часть высокоплотных неоднородностей литосферы приурочена к северо-западной части района исследований (котловина Амундсена) и к северо-восточной её части (котловины Подводников и Макарова, поднятие Менделеева). В пределах котловин этот феномен, по-видимому, обусловлен утонением и интенсивной базификацией коры; разрез же поднятия Менделеева, согласно геологическим представлениям интенсивно базифицирован в ходе процессов внутриконтинентального магматизма. Литосфера шельфа Восточно-Сибирского моря и хребта Ломоносова является относительно низкоплотной.
Редукция аномального эффекта границы Мохоровичича Для того, чтобы исключить из рассмотрения аномалии, вызванные утонением коры, и оценить неоднородности, связанные со строением самой коры, была решена задача вычитания из поля силы тяжести в редукции Буге гравитационного эффекта границы Мохо. Для этого использовался тот же алгоритм 3D моделирования, что и при вычислении аномалий Буге. В рамках расчетной модели были заданы следующие параметры двухслойной модели: морфология границы Мохо в форме грида (см. раздел 3.1); избыточная плотность верхней мантии относительно земной коры +0.15 г/см3. После вычитания аномального эффекта границы Мохо из значений гравитационного поля в редукции Буге в результирующем поле отражается аномальный эффект плотностных неоднородностей осадочного слоя и консолидированной коры.
Редуцирование аномального эффекта границы «осадки — консолидированный фундамент»
Для оценки плотностных неоднородностей консолидированного фундамента была поставлена задача редуцирования из наблюденного поля (с уже вычтенными эффектами границы «вода-осадки» и границы Мохоровичича) аномального эффекта осадочного чехла по описанной выше методике. За границу раздела слоев в этом случае была принята поверхность акустического фундамента (см. раздел 3.1). Контраст плотностей на этой границе задавался 0.1 г/см3. Очевидно, что этот контраст может отличаться на разных участках района исследований и зависит, прежде всего, от глубины залегания и мощности осадочного слоя (это будет показано при плотностном моделировании в разделе 3.3). На описываемом этапе требовалось оценить влияние вышеуказанной границы лишь на качественном уровне. Полученная в результате расчета схема редуцированного поля представлена на рисунке 3.10.
Из рассмотрения представленной иллюстрации видно, что положительные аномалии редуцированного поля, в основном, приурочены к поднятию Менделеева и северо-восточной части котловины Подводников, что может говорить об интенсивной базификации их консолидированной коры. В котловине Амундсена также наблюдается повышенное значение аномалий, что, по-видимому, связано с развитием более плотной океанической коры. Консолидированная кора шельфа Восточно-Сибирского моря и хребта Ломоносова характеризуется отрицательными аномалиями, что указывает на пониженную плотность их консолидированного основания.
Разделение магнитных аномалий по глубине залегания их источников Для расчета аномалий, обусловленных источниками в консолидированной коре, с использованием модуля GM-SYS 3D была рассчитана прямая задача магниторазведки от трехслойной модели, в которой в качестве границ были заданы акустический фундамент и граница Мохо. Намагниченность 1-ого и 3-его слоев была принята нулевой, а намагниченность консолидированного основания была приравнена к 5000 ед. СГС. Величина напряженности нормального поля для всего региона была задана равной 56000 нТл; наклонение принято равным 90; склонение - 0. В данном случае абсолютные значения величин намагниченности и напряженности магнитного поля не имели особого значения, поскольку нас интересовал только качественный характер изменения поля в зависимости от мощности консолидированного основания. Рассчитанный грид магнитного поля от источников внутри консолидированного фундамента был вычтен из грида наблюденного магнитного поля. Остаточное поле, полученное таким образом, отражает распределение аномальных источников в осадочном чехле.
Районирование территории исследований с использованием классификационных алгоритмов
Алгоритмы распознавания образов с обучением в последние десятилетия активно применяются не только в решении задач многофакторного прогнозирования, но и в геолого-структурных исследованиях [18, 29]. Этот алгоритм применяется в случаях, когда проводится комплексный анализа большого числа источников информации, задаваемой в форме цифровых матриц нескольких геофизических полей или заданных на территории исследований контурных, линейных или точечных объектов. В качестве объектов обучения задаются эталонные объекты, то есть объекты, о которых известно, к какому классу заданной классификации они относятся. По эталонным объектам на этапе обучения строится решающее правило, с помощью которого для остальных объектов на этапе распознавания дается прогноз, то есть оцениваются значения некоторых функций, характеризующих близость каждого объекта к каждой эталонной выборке.
Тектоническое районирование района котловины Подводников
На тектонической схеме района котловины Подводников, представленной на рисунке 4.1, отражены результаты типизации земной коры в соответствии с классификаций, обоснованной в разделе 2.
Из рассмотрения представленной схемы можно сделать вывод о том, что большую часть площади исследования занимают континентальные блоки хребта Ломоносова, поднятия Менделеева и Восточно-Сибирский блок. В составе этих блоков выделяются части с характерной для классического континентального шельфа мощной корой типа и их утоненные и базифицированныев ходе рифто-генных процессов растяжения фланги.
Особенности глубинного строения земной коры этих блоков изучены вдоль системы геолого-геофизических профилей. Опорные геолого-геофизические профили L1 и L2, построенные вдоль линий сейсмических разрезов, представлены в главе 3 (см. рисунки 3.13, 3.14). Рядовые профили L3, L4, L5 и L6, заданные вкрест простирания основных структур района исследований и построенные с использованием методики плотностного моделирования, представлены на рисунках 4.2-4.5.
Эти разрезы строились как части единой модели и увязаны как в точках пересечения, обозначенных на картах и разрезах, так и в целом по площади исследований. Рассмотрим последовательно характеристику основных блоков земной коры района котловины Подводников.
Блок хребта Ломоносова
Осевая часть блока, контуры которой уверенно выделяются на карте гравитационного поля в редукции Буге, а также на карте эталонной классификации с обучением, простирается в север-северо-восточном направлении. Ширина этой осевой зоны составляет 50-125 км. Глубина моря здесь варьирует в пределах от 800 до 1000 м на фоне 2000 м - на флангах.
Общая мощность земной коры в пределах осевой зоны составляет 20-24 км. В разрезе ее земной коры моделируется слой осадков, мощность которого увеличивается от нескольких сот метров в осевой части блока до 3-5 км на его флангах - в зонах активного проявления рифтогенных процессов. Плотность пострифто-генных осадков составляет 2.0-2.4 г/см3. Консолидированная кора рассматриваемой части блока имеет мощность 17-20 км. В ее составе выделяются: верхняя кора с мощностью 9-13 км и плотностью 2.69 г/см3; нижняя кора с мощностью 6-9 км и плотностью 2.85-2.87 г/см3. Мощность рифтогенных грабенов на флангах блока достигает 1 км; плотность выполняющих их вулканогенно-осадочных отложений оценивается значением 2.9 г/см . Эти особенности разреза земной коры соответствуют параметрам разрезов шельфовых частей атлантической пассивной окраины Североамериканского континента и скандинавской пассивной окраины Евразийского континента.
Таким образом, осевые части блока хребта Ломоносова характеризуются развитием коры континентального типа и могут рассматриваться как части прибрежного шельфа, погруженного на океанические глубины, которое, как будет показано ниже, произошло около 20 млн. лет назад одновременно со спредингом в Евразийском суббассейне.
Блок отрога Геофизиков
Одним из важных результатов проведенного автором моделирования является обоснование континентального типа глубинного разреза отрога Геофизиков (положительной структуры в рельефе дна котловины Подводников) и его прослеживание в южную часть котловины. Осевая часть блока отрога Геофизиков простирается с севера на юг и характеризуется глубинами моря от 1000 м на вершине в северной части до 2600-2800 м в южной части. Ширина осевой части достигает 80-90 км.
Основой для его типизации как отдельного блока с корой континентального типа явились результаты сейсмических исследований МОВ-ОГТ вдоль профиля 28-5565 в экспедиции Шельф-2011. Согласно этим данным под относительно маломощным осадочном чехлом прослеживается выступ акустического фундамента, «прорезающего» толщу осадков (см. Рисунок 2.20). Общая мощность земной коры в пределах блока составляет 18-20 км. Мощность пострифтовых осадков составляет от 1 до 5 км, при их плотности 2.1-2.3 г/см3. В базальной части осадочного слоя моделируются рифтогенные структуры мощностью до 2 км и плотностью 2.8 г/см . Слой консолидированной коры осевой части блока имеет мощность 15-18 км. Он разделяется на верхнюю кору, имеющую мощность 8-11 км и плотность 2.70-2.71 г/см3 и нижнюю кору с мощностью 7-10 км и плотностью 2.85-2.87 г/см3.
Эти особенности разреза земной коры блока отрога Геофизиков позволяют классифицировать его как сегмент континентального шельфа, отторжение которого от окраины блока, ныне составляющего хребет Ломоносова, и погружение на океанические глубины имело место в кайнозое.
Блок поднятия Менделеева
Блок поднятия Менделеева расположен в восточной части района исследований. Ширина его центральной части в пределах площади исследований достигает 325 км. В пределах основной части блока наблюдается сложный характер рельефа дна: отдельные подводные вершины достигают батиметрического уровня 1200-1400 м, в то время как в самых глубоководных частях глубина составляет 2600-2800 м.
Общая мощность земной коры рассматриваемой части блока составляет от 17 до 25 км. Мощность осадочного слоя здесь варьирует в пределах от первых сот метров на отдельных вершинах до 2-3 км - в областях распространения рифто-генных структур. Пострифтогенные осадки имеют плотность 2.2-2.5 г/см . Рифтогенные структуры достигают по мощности до 1.5 км при плотности осадочно-вулканогенных комплексов 2.9 г/см3. Мощность консолидированной коры изменяется в пределах от 17 до 23 км. В разрезе консолидированного фундамента вы-деляется верхняя кора с мощностью 6-10 км и плотностью 2.70-2.75 г/см и нижняя кора с мощностью 13-15 км и плотностью 2.85-2.92 г/см .
Основную часть блока поднятия Менделеева, таким образом, можно рассматривать как континентальный блок прибрежного шельфа, погруженный на океанические глубины. Сравнительно высокие плотности консолидированной коры (как верхней, так и нижней) при её относительно высокой мощности, по-видимому, свидетельствуют о базификации всей коры блока в целом в результате активных магматических процессов. Об интенсивном базальтовом магматизме свидетельствуют как данные геологического опробования на хребте, так и наличие интенсивных магнитных аномалий в пределах рассматриваемой территории. [6] Предполагается, что рассеянный рифтогенез привел здесь к насыщению вещества консолидированной коры более плотными основными породами, что, в свою очередь, привело к изменению механизма изостатической компенсации. Область магматической провинции Альфа-Менделеева, оконтуренная по аномалиям магнитного поля, захватывает обширную область и на большей части площади совпадает с областью развития относительно высокоплотной консолидированной коры по данным плотностного моделирования вдоль геофизических профилей.
Восточно-Сибирский блок
Восточно-Сибирский блок расположен в юго-западной части площади исследований. Его основная часть представляет собой современный мелководный шельф с глубинами морского дня 50-200 м.
Мощность земной коры основной части блока составляет 32-35 км; мощность осадочного слоя в среднем - 2-4 км. В пределах северо-восточного фланга блока (континентального склона) мощности осадков достигают значений 10 км. В их составе выделяются пострифтовые осадки мощностью от первых десятков метров до 5 км с плотностью от 2.20-2.40 г/см3. Как в центральной, так и краевой частях блока отмечается широкое развитие рифтогенных структур с большой мощностью рифтовых осадочно-вулканогенных отложений (до 5 км). Их плотность составляет 2.90 г/см3. Мощность консолидированной коры в основной части блока составляет в среднем 28-32 км; в пределах флангов (континентального склона) она резко уменьшается до 18 км. В её составе выделяются верхняя кора и нижняя кора с мощностями соответственно 10-19 км и 11-20 км и плотностями 2.71-2.72 г/см3 и 2.87 г/см3.
Рассмотренные параметры основной части Восточно-Сибирского блока позволяют классифицировать его как блок с корой континентального типа, формирующий прибрежную шельфовую часть пассивной континентальной окраины.
