Введение к работе
Актуальность исследования. За последние два десятилетия интерес научного сообщества к проблеме контуритов значительно вырос. Данный генетический тип глубоководных отложений широко распространен на континентальных окраинах. Мощные толщи контуритов, которые почти непрерывно накапливались в течение сотен тысяч и миллионов лет, представляют собой природные архивы палеоклиматической и палеоокеанологической информации о вариациях придонной циркуляции (в т.ч. скоростях течений). Крупнозернистые контуриты привлекают к себе внимание ведущих мировых нефтегазовых компаний, как перспективные нетрадиционные коллекторы нефти и газа [Viana et al., 2007]. В настоящее время многими ведущими специалистами в области морской геологии и седиментологии ведется работа по выделению диагностических признаков контуритов, отличающих их от других генетических типов глубоководных отложений (турбидитов и гемипелагитов).
Исследование контуритов в районе континентального подножия Бразилии и Уругвая актуально в силу того, что здесь на контрастных примерах северозападной части Аргентинской и юго-западной части Бразильской котловин можно решить такие общие проблемы, как влияние интенсивности терригенного питания и морфологии дна на формирование контуритов, а также усовершенствовать подходы и методы распознания контуритов по сейсмическим и литологическим данным.
Цель и задачи исследования. Цель данного исследования заключается в определении роли придонных (контурных) течений в формировании аккумулятивного шлейфа континентального подножия Уругвая и Бразилии в северо-западной части Аргентинской и юго-западной части Бразильской котловин.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Проследить сейсмофациальную изменчивость четвертичных отложений в районе исследования по данным сейсмоакустического профилирования сверхвысокого разрешения, выполненного с помощью акустической системы «SES 2000 deep».
Проследить изменения генетических типов четвертичных отложений вдоль и поперек склона по данным колонок донных осадков.
Провести прямую корреляцию колонок донных осадков с сейсмозаписями для установления природы отражающих границ вдоль сейсмоакустических профилей и определения генетических типов осадков по их акустическим образам.
Выявить в районе исследования эрозионные и аккумулятивные формы рельефа, образованные под действием придонных течений или при их активном участии.
Соотнести глубину нахождения, размеры и геометрию обнаруженных контуритовых форм рельефа с современным положением уровней высоких
градиентов плотности воды и характером взаимодействия придонных течений с дном, косвенно определенным по данным нефелометрических исследований.
Оценить вклад гравитационных потоков осадочного материала и фоновой гемипелагической седиментации в формирование контуритовых дрифтов.
Объединить контуритовые формы рельефа в эрозионно-аккумулятивные системы по принципу общности формировавших их процессов и определить границы распространения этих систем.
Научная новизна. Впервые в данном регионе выполнена прямая высокоточная корреляция сейсмозаписей сверхвысокого разрешения с колонками донных осадков. В районе исследования выявлено две новых контуритовых системы, состоящих из генетически связанных дрифтов и каналов, образованных под действием придонных течений антарктических вод. Определены границы поля иловых осадочных волн на северо-западе Аргентинской котловины. По конфигурации эрозионно-аккумулятивных систем в районе канала Колумбия (Бразильская котловина) реконструирована траектория сформировавших систему потоков.
Практическая значимость. Актуалистические модели современных контуритовых систем могут служить основой для расшифровки строения их древних аналогов в нефтегазоносных бассейнах континентальных склонов. Разработанные автором подходы к комплексной фациально-генетической интерпретации сейсмофаций контуритов могут быть применены при инженерно-геологических изысканиях для оценки георисков, связанных с подводными оползнями и гравитационными потоками в областях высоких скоростей накопления тонкозернистых контуритов (рыхлых отложений с высоким содержанием поровой воды). Данные подходы могут быть также использованы в учебной практике студентов геологических ВУЗов.
Фактический материал. В рамках диссертационной работы рассмотрены 14 колонок донных осадков длиной 1.5-7 м (с глубин 3345-4108 м) и 7700 км сейсмоакустических профилей «SES 2000 deep», полученных в 32-м, 33-м, 35-м, 37-м и 43-м рейсах НИС «Академик Иоффе» на континентальном подножии Уругвая и Бразилии. Из базы данных GeoMapApp для изучения дополнительно были взяты более 7000 км профилей одноканального и многоканального сейсмопрофилирования, выполненного в районе исследования на НИС «Vema», «Robert Conrad», «Fred H. Moore», а также данные 133 нефелометрических станций [Biscaye et al., 1978]. В работе использованы данные многолучевого эхолотного промера рейса М29-2 НИС «Meteor», рейсов KN145L18 и KN159L5 НИС «Knorr», полученные из базы данных Национального центра обработки геофизических данных NOAA (NOAA NGDC). Из базы NOAA NGDC и отчетов рейсов М23-2, М29-2 и М43-2 НИС «Meteor» также взяты литологические описания 45 колонок донных осадков.
Защищаемые положения:
-
Данные сейсмоакустического профилирования сверхвысокого разрешения и их прямая высокоточная корреляция с колонками донных осадков доказывают, что в строении позднечетвертичной верхней части аккумулятивного шлейфа континентального подножия Уругвая и Бразилии преобладают контуриты, сформированные под действием придонных течений антарктических вод.
-
Генетически связанные аккумулятивные и эрозионные формы рельефа, образованные под действием контурных течений на подножии южного уступа плато Сан-Паулу и южного фланга канала Колумбия, составляют единые эрозионно-аккумулятивные системы.
-
Осадочные волны контуритового происхождения являются критерием для оценки интенсивности придонных течений в северо-западной части Аргентинской котловины, а их захоронение свидетельствует о низких скоростях течений, не препятствующих аккумуляции горизонтально залегающих тонкозернистых глинистых илов гемипелагического типа.
Личный вклад автора. В основу диссертации легли геологические и геофизические данные пяти рейсов НИС «Академик Иоффе», в трех из которых (35-м, 37-м и 43-м) автор принимал участие. На практике были освоены такие методы морских геолого-геофизических работ, как отбор колонок донных осадков, включая их литологическое описание и измерение физических свойств осадка, а также непрерывное сейсмоакустическое профилирование с последующей первичной обработкой и интерпретацией сейсмопрофилей «SES 2000 deep». Автор принимал участие в прямой корреляции 14 колонок донных осадков с сейсмозаписями SES. Автор освоил методы работы с открытыми международными базами геолого-геофизических данных, а также методы обработки и интерпретации данных многолучевого эхолотного промера (из базы данных NOAA NGDC), одноканального и многоканального сейсмического профилирования (база данных GeoMapApp), результатов измерений на нефелометрических станциях. Автором построены и проинтерпретированы нефелометрические профили и карты распределения различных параметров нефелоидного слоя в районе исследования. Сопоставлены литологические разрезы 14 колонок, полученных в рейсах НИС «Академик Иоффе», с 45 иностранными колонками. В районе исследования автором выделены две ранее неизвестные эрозионно-аккумулятивные контуритовые системы.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийских и международных конференциях: XIX Международная научная конференция (Школа) по морской геологии (Москва, 2011 г.); VIII Geological Congress of Spain (Oviedo, Spain, 2012 г.); INQUA SEQS 2012 Meeting «At the Edge of the Sea: Sediments, Geomorphology, Tectonics and Stratigraphy in Quaternary Studies» (Sassari, Italy, 2012 г.); International Workshop Dialogue between Contourite and Oceanography Processes (Hull, United Kingdom,
2013 г.); 11 International Conference on Paleoceanography (Barcelona, Spain, 2013 г.), 30th IAS Meeting of Sedimentology (Manchester, UK, 2013 г), а также на семинарах Лаборатории геодинамики и палеоокеанологии ИО РАН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, отражающих основные полученные выводы, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 174 страницах текста и состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 181 наименование, в том числе 140 иностранных, содержит 77 рисунков, 1 таблицу и 3 приложения.