Введение к работе
Актуальность работы В последние годы исс іедование шельфов Арктических морей привзекает все большее внимание научной общественности в России и за рубежом Этот процесс имеет под собой, как экономические (известно, что на шельфе существуют богатейшие залежи уі леводородов), так и познавательные причины Изучение современной природной обстановки на арктическом шельфе необходимо для понимания глобачьных процессов и явлений, их эволюции в прошлом, а так же установления современною состояния криотитозоны шельфа Только в 90 -х годах пробпеме исследований аркіических шельфов Евразии было посвящено большое количество исследовательских проектов Широкомасштабные исследования субмаринной криотитозоны были предприняты в рамках совместных российско-немецких программах "Система море Лаптевых" и "Система море Лаптевых 2000", в которых принимал участие и автор настоящей работы
К настоящему времени в изучении толщ многолетнемерзлых пород (ММП) арктического шельфа Восточной Сибири получены принципиально новые резулыаты и установлено существование зоны стабильности гидратов газов (ЗСГГ) Результаты морских сейсмических и сейсмоакусгических исследований, буровые данные о натичии реликювых тотщ ММП на шельфе, об их мощности на побережье, а также результаш математического моделирования позвотили констатировать и\ практически повсеместное распространение, а так же существование ЗСГГ на шельфе Без познания закономерностей их формирования, динамики и современного состояния невозможно адекватное понимание природной среды и освоение Э1их регионов, включая поиск, разведку и разработку месторождений полешых ископаемых, особенно таких, как нефть и газ Кроме юго, шельфовая криочигозона и ЗСГГ являются важным следствием природных процессов, происходивших на шельфе в геочогическом прошлом Их эволюция в будущем можег повпиять на климатические изменения как в Арктике, так и на всей планете
Изучением іазовьіх гидратов (ГГ) занялись совсем недавно, и в последнее время интерес к эти проблеме особенно повысился Возросшее внимание к ГГ, как к іеологическому явлению, объясняется следующими причинами Во-первых, гидраты природных газов расемаїриваютея, как потенциальный источник углеводородов Во-вторых, в случае реализации прогнозов о глобачьном потеплении климата, разрушение гидратных залежей может привести к эмиссии в атмосферу бочьшоїо количества парниковых газов, что может повлечь за собой трудно предсказуемые последствия В третьих, ГГ рассматриваются
2 как составная часть Криосферы Земли
Основными методами исследований проблемы эволюции и динамики шельфовой криолигозоны и ЗСГГ в рамках настоящей работы явились обобщение многочисленных, но разрозненных натурных данных, палеогеографические реконструкции и математические моделирование
Основной целью работы является исследование современного состояния толщ ММП и ЗСГГ на арктическом шельфе и приморских низменностях региона морей Лаптевых и Восючно-Сибирского, а также их эволюции в позднем кайнозое Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи
1 Создана геотого-тектоническая модель шельфа и его составляющих - рифтовых
структур
2 Созданы палеогеографические сценарии эволюции природной среды
адаптированные к математическому моделированию, а также математические модели толщ
ММП и ЗСГГ и программы их компьютерной реализации,
3 С использованием последних произведено мерзлотное моделирование, а
полученные результаты проанализированы и сопоставлены с натурными данными
Для решения перечисленных выше задач были собраны и проанализированы многочисленные литературные и фондовые материалы, изучены новые натурные данные по тектоническому строению региона, по мерзлотным условиям шельфа, собраны материалы по газовым гидратам и по условиям формирования ЗСГГ
Научная новизна работы Данная работа носит поисковый и прогнозный характер Она является одной из первых попыток совместного моделирования эволюции криолитозоны и ЗСГГ для шельфов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского в прошлом, и использования полученных результатов Д'ія восстановления их современного состояния Автором впервые потучены представления о возможной динамике толщ ММП и ЗСГГ в рифтовых структурах арктического шельфа Показана принципиальная возможность и выявлены необходимые условия образования сквозных субмаринных эндогенных таликов в реликтовых мерзлых толщах и «разрывов» в ЗСГГ, через которые может происходить эмиссия газов на этапах трансгрессий
Практическое значение рлботы Практическая значимость проведенного исследования связана с созданием новых представлений о современных і еокриологических' условиях арктического шельфа Восточной Сибири Полученные представления о современном состоянии толщ ММП и ЗСГГ на шельфе, необходимо использовать при
полевых іеофизических и гео логических исследованиях По результатам моделирования составлены схематические прогнозные карты фоновых мощностей толщ ММП и положения нижней поверхности ЗСГГ на современный этап времени Проводимые исследования позволяют реконструировать периоды образования и возможное местоположение сквозных таликов и «карманообразных» структур в мерзлых голщах рифтов на шельфе моря Лаптевых, их связь с геотермической неоднородностью и периодическим осушением и затоплением шельфа Принимая во внимание высокий уровень нефтегазоносного потенциала региона, эти структуры должны в дальнейшем учитываться при поисковых и разведочных исследованиях на нефть и газ на шельфе
Личный вклад автора Авіором была создана геолого-теклоническая основа для моделирования эволюции толщ ММП и ЗСІГ, как для усредненных условий, так и для рифтовых сіруктур Латевского шельфа Самостоятельно были произведены все расчеіьі эволюции лопд ММП и ЗСГГ, л по результатам расчетов составлены схематические прогнозные карты фоновых мощностей толщ ММП и ЗСГГ для Восточно-Сибирского шельфа Совместно с Г С Типенко автором была создана схема и проведены расчеты эволюции толщ ММП и ЗСГГ в рифтовых структурах Арктического шельфа
Апробация рабоїьі По материалам диссертации опубликовано 6 работ 3 статьи в журнале «Криосфера Земли» (2003, 2005, 2006), 1 сіаіья на английском языке в журнале «Gco-Marme Letters» (2005), 1 статья в трудах 3-ей конференции іеокриологов России (Москва, 2005), 1 статья в материалах международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и проіноз ее изменений» (Тюмень, 2006) Результаты диссеріации неоднократно докладывались в виде устных и стендовых докладов на многочисленных международных научных конференциях, таких как конференции по проблемам Криосферы Земли в Путино (2001 и 2003 гг) и Іюмени (2004 и 2006 гг), на конференции "Climate drivers of the North" в Киле, Германия (2002 г), на 111 конференции геокриолої ов России (Москва, 2005 г), на Второй Европейской конференции по мерзлоте EUCOP И в Потсдаме, Германия (2005 г)
Обл.ем її структура рабо і ы Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и одного приложения общим объемом 213 страницы, включая 35 рисунков и 3 таблицы Список лилералуры составляет 314 наименований в том числе 79 на иностранных языках
Благодарности Работа финансово поддерживалась грантами РФФИ (№ 03-05-64351, 06-05-64197), граніами российско-германской лаборатории им Отго Шмидта (OSL)
4 Работа проводилась в период с 2003 по 2006 і г на кафедре геокриологии
геологического факультета МГУ им М В Ломоносова под научным руководством
профессора, доктора г -м наук Н Н Романовского, которому автор выражает глубокую
признательность за постановку исследования, за постоянное внимание и поддержку В
работе над диссертацией автор постоянно пользовался консультациями А В Гаврилова,
профессора X -В Хуббертена и Г С Типенко, которым искренне благодарен Автор
благодарит за помощь и консультации А Л Холодова, В Е Тумского, О М Лисицыну, Е М
Чувилина, Е Перлову и Е Козлову, Л Т Роман, Р Г Мотенко, М Н Григорьева, всех
сотрудников кафедры геокрилогии МГУ и многих других Автор выражает отдельную
благодарность X-М Кассенс и Л А Тимохову, как руководителям российско-германской
лаборатории им Отто Шмитда за предоставленную возможность тестирования новых
моделей на профессиональных компьютерах лаборатории в Санкт- Петербурге
