Введение к работе
L —^^
Актуальность работы. Акватория архипелага Шпицберген привлекает многих геологов из разных стран благодаря своему геологическому строению, географическому положению и политическому статусу. С геологической точки зрения Шпицберген представляет собой регион, где на небольшой территории сконцентрировано большое разнообразие геологических формаций. Географическая привлекательность заключается в относительной доступности территории, благодаря теплой ветви Северо-Атлантического течения. И, наконец, политический фактор заключается в том, что возможность постановки работ обеспечивается неограниченным правом проведения научных исследований на шельфе архипелага Шпицберген странами-участниками Парижского договора 1920 г., к которому в 1935 г. присоединился и СССР.
Повышенный научный интерес к исследованию седиментогенеза Западно-Арктического шельфа обусловлен многими причинами. Во-первых, недостаточной изученностью западной части региона и неравномерной изученностью южной части. Во-вторых, необходимостью изучения палеоклиматических изменений природной среды для более точного прогнозирования колебаний уровня моря. В-третьих, как остров Западный Шпицберген, так и возвышенные участки Шпицбергенского шельфа являются ключевыми участками для исследования поставки осадочного вещества из областей сноса в Норвежско-Гренландский бассейн.
Все эти проблемы невозможно решить без анализа геоморфологии, изучения строения четвертичных отложений и изменения их мощности по площади, изучения гляциальных и перигляциальных отложений. В условиях ледово-морского седиментогенеза в арктических морях важнейшим природным фактором является морской и океанический перигляциал, понятие которого в 1980 году было предложено Г.Г.Матишовым и сформулировано в научную теорию (Матишов, 1980, 1984). В широком географическом понимании в настоящее время под феноменом океанического и морского перигляциала подразумевается многообразие физико-географических, геологических и биологических явлений, развивающихся в полярных и умеренных широтах Мирового океана под влиянием покровов древнего и современного оледенения.
Рельефообр&зующие факторы на континентальной окраине, несомненно, были сопряжены и контролировались общим эндогенным процессом глобального масштаба, в ходе которого формировались крупнейшие планетарные морфоструктурные элементы земной поверхности, включающие океанические впадины и срединно-океанические хребты, по дизъюнктивным нарушениям происходило заложение фиордов.
Проблема взаимосвязи рельефа, глубинного строения и основных геодинамических процессов, формирующих рельеф, в акватории Западного
Шпицбергена и Норвежско-Гренландского бассейна остается актуальной, дискуссионной и нуждается в пересмотре в свете новых данных. Это особо актуально для установления объективных критериев нефтегазоносности с учетом геолого-геоморфологического и неотектонического анализа, а также для выявления перспективных участков россыпных месторождений. Реконструкция палеогеографического развития материковой окраины в плейстоцене, непосредственно вытекающая из результатов геолого-геоморфологического и неотектонического анализов, предопределяет также многие направления экологических исследований на шельфе и его побережьях, в том числе с целью долгосрочного прогноза изменений природной среды в Арктике.
Цель работы — изучение геологического строения и особенностей осадконакопления в плейстоцене Шпицбергенской континентальной окраины и примыкающей части Гренландского бассейна, реконструкция условий формирования гляциальных и перигляциальных отложений и форм рельефа шельфа, выявление условий формирования рельефа на иеотектоническом этапе его развития.
Основные задачи. В соответствии с целью работы в ней решались следующие задачи:
1.Провести геоморфологический анализ подводной окраины Западного Шпицбергена, включающий изучение гляциальных и перигляциальных процессов, формирующих рельеф.
2.Выявить взаимосвязи морфоструктур с глубинным строением, особенности происхождения и развития рельефа.
-
Провести анализ соотношения экзогенных и эндогенных процессов на различных этапах развития региона.
-
Изучить строение четвертичных отложений на акватории Западного Шпицбергена, выявить особенности осадконакопления в плейстоцене.
5.Выявить масштабы и периоды воздействия процессов океанообразования на континентальную окраину Западного Шпицбергена.
б.На основе комплексного анализа воссоздать палеогеографию региона в неоген-плейстоценовое время; а также наметить участки, перспективные на поиски полезных ископаемых и газогидратов.
Методы исследования.
1, Метод сейсмостратиграфической интерпретации основан на анализе волнового поля и состоит из следующих этапов: а) анализ сейсмического разреза, выявление, корреляция и определение возраста сейсмических комплексов; б) анализ сейсмофаций; в) анализ относительных изменений уровня моря. В процессе интерпретации, проводилась увязка горизонтов с данными сейсморазведки МОВ ОГТ. Осуществлялась привязка сейсмических горизонтов к скважине 986.
-
Картографический метод исследования применялся для изучения динамики изменения процессов и явлений, как по площади, так и с глубиной. Для этого сопоставлялись карты, полученные различными геофизическими методами, анализировались изменения структурных планов во времени и влияние этих изменений на формирование рельефа. Изучалась палеогеографическая ситуация.
-
Метод математического моделирования применялся при создании геоморфологической карты и заключался в построении матрицы рельефа дна. С помощью стандартных программных средств: Surfer 7, Arc View GIS 3.x, модулей расширения Spatial Analyst (1996), 3-D Analyst (1997) и программного обеспечения по матрице рельефа вычислялись матрицы склонов «slope», векторов « vector map» (модули программного обеспечения Васильевой Е.Г., интерпретация Захаренко B.C.).
4. Геоморфологические методы заключаются в применении
системного подхода установления пространственно-временных отношений
между факторами и условиями рельефообразования. Методические приемы
разработаны А,Н. Ласточкиным (1987, 1991, 2001, 2002)и применялись на
Баренцевом море А.В.Зинченко и Е.Е, Мусатовым. Основополагающий
принцип сформулирован Ю.Г. Симоновым (1999) и заключается в
применении системного подхода установления пространственно-временных
отношений между факторами и условиями рельефообразования.
Логическая последовательность исследования соответствует схеме:
морфометрия - геоморфология - морфодинамический анализ.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Природный процесс плейстоцена многокомпонентный. Его главные
черты развития,- неотектоника, климат, рельеф, осадконакопление,
оледенения. Принадлежность участков работ к системе «континент-океан, а
также глобальные геодииамические изменения, происходившие в Арктике,
предопределили уникальность, интенсивность и «насыщенность»
палеогеографическими событиями этого региона.
Геоморфологический анализ проведен с применением математических трансформаций батиметрической карты, и построением ряда вспомогательных карт. Это повысило как степень достоверности, так и наглядности полученных геологических результатов.
- Анализ соотношения морфоструктур и глубинного строения
подводной окраины Западного Шпицбергена позволил выявить роль
геодинамических и экзогенных процессов на различных этапах развития
региона, определить выраженность в рельефе основных разломов,
рассмотреть фиордовые долины как результат эндо-и экзогенных
процессов.
- Плейстоценовые отложения характеризуется ритмичностью, вызванной как чередованием ледниковых эпох и межледниковий, так и
трансгрессивно-регрессивными циклами. В четвертичное время происходит интенсивное наращивание шельфа, формирование проградационных комплексов на шельфе и конусов выноса на континентальном подножии. Под действием движущихся ледников происходит моделирование фиордовых долин. Начиная с эоплейстоцена, происходит изменение депоцентров осадконакопления, что свидетельствует о возрастающей роли желобов Исдъюпет и Бельсундъюпет, как каналов эрозионного выноса материала.
Научная новизна и личный вклад автора.
- На основе пространственного совмещения информации с
использованием среды ГИС и комплексного подхода в интерпретации
фактического материала расширены существующие представления о
геоморфологии и палеогеографии подводной окраины Западного
Шпицбергена.
- Впервые геоморфологический анализ в данном районе проведен с
применением математических трансформаций батиметрической карты, что
повысило надежность информации и полноту ее извлечения из морских
геофизических данных.
- Наглядно показано блоково-тектоническое строение региона, что
нашло отражение в карте морфоструктурного районирования; рассмотрена
взаимосвязь морфостуктур с глубинным строением; проведена
генерализация разломов по направлениям и показана их выраженность в
современном рельефе.
Рассмотрены как общие, так и региональные особенности плейстоценового осадконакопления, зональность, характер распределения мощности четвертичных отложений, отмечено смещение депоцентров осадконакопления в четвертичный период, что связано с возрастающей ролью Шпицбергена, как поставщика гляциального и флювиогляциального материала, прежде всего, по фиордовым долинам.
Впервые, в результате анализа карты локальных форм рельефа, а также комплексного анализа, показаны не только границы оледенений, но и их приуроченность к крупным тектоническим разломам;
- С помощью карты векторов, показана роль флювиогляциальных
потоков, а фирдовые долины рассмотрены как речные долины,
протяженностью до современной кромки шельфа, что свидетельствует о
субаэральном этапе развития континентального шельфа в вюрмское время.
Практическая значимость работы состоит в получении конкретных геологических результатов. Проведен анализ распределения мощностей четвертичных отложений чехла и построены карты мощности, создана геоморфологическая карта подводной окраины Западного Шпицбергена, схема морфоструктурного районирования, ороірафическая схема, карта новейшей тектоники, карта границ оледенений, карты по
подошве четвертичных отложений. Выполнена корреляция и построение геолого-геофизических сейсмоакустических разрезов.
Реконструкция палеогеографических обстановок, выявление связи морфоструктур с глубинным строением необходимы при оценке перспектив территории на обнаружение залежей углеводородов. Автором проделана работа по анализу условий залегания газогидратов и россыпных месторождений, что может быть использовано при планировании инженерно-геологических исследований.
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены геолого-геофизические материалы, полученные в ходе научно-исследовательских и производственных работ ОАО МАГЭ, и, прежде всего, непрерывного сейсмоакустического профилирования 2004 и 2005годов, интерпретацией которых автор непосредственно занималась,
Главы данной диссертационной работы, и соответствующие им графические приложения вошли в состав отчетных работ ОАО МАГЭ:
- «Проведение региональных работ по уточнению геологического строения и выявлению перспективных зон нефтегазонакопления на Западно-Шпицбергенском шельфе», 2005 год.
-«Региональные комплексные геолого-геофизические исследования на Южно-Шпицбергенском шельфе», 2007 год.
Апробация работы. Результаты интерпретации использованных
материалов и основные положения диссертационной работы
докладывались на конференциях:
V Международная конференция: Комплексные исследования природы Шпицбергена, Мурманск, 2005;
IV Международная Конференция Геология в Школе и в ВУЗе: ГЕОЛОГИЯ и ЦИВИЛИЗАЦИЯ, Санкт-Петербург, 2005;
33 сессия Международного семинара им. Д.Г. Успенского: ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Екатеринбург, 2006.
Автором опубликовано более 24 научных работ, из них 13 по теме диссертации, включающих доклады на международных и межведомственных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит 129 страниц машинописного текста, 32 рисунка. В списке литературы 179 наименований.
