18 февраля 2019г.
Восполнить недостаток информации о геологическом строении огромных по площади акваторий арктических морей, за исключением районов, перспективных в смысле нефтегазоносности, в которых осуществлялось глубоководное или мелководное бурение со специальными целями, призваны геофизические исследования с последующей геологической количественной и качественной интерпретацией.
Количественная интерпретация аномалий силы тяжести для участка шельфа Восточно-Сибирского моря реализована на базе новой концепции гравиметрических наблюдений [1]. В ее основе лежат 2 главных принципа, которые позволяют использовать гравиметрию как самодостаточный подход к изучению строения литосферы:
1. источники аномалий силы тяжести имеют преимущественно блоковую природу;
2. верхние и нижние ограничения плотностных неоднородностей в форме блоков с квазивертикальными боковыми ограничениями совпадают с горизонтальными поверхностями расслоения литосферы. Иными словами, нижние и верхние ограничения блоков формируют эти поверхности. Таким образом земная кора и верхняя мантия разделены примерно вертикальными поверхностями на блоки и горизонтальными на слои [2].
На этапе первого приближения по зонам максимальных горизонтальных градиентов силы тяжести определялись контуры разломов и блоков (рис. 1), а затем определялись параметры z1, z2 (глубины нижнего и верхнего ограничений) и плотностные характеристики Δσ (контраст плотности в горизонтальном направлении) этих неоднородностей.
Рис. 1. Блоковая тектоника юго-восточной акватории Восточно-Сибирского моря по гравиметрическим данным
1 - условные изоаномалы
поля
силы тяжести; 2 - разломы (разрывные нарушения) первого порядка; берштрихи указывают направление
разуплотнения; 3 - дизъюнктивные нарушения второго порядка; 4 - дизъюнктивные нарушения третьего порядка; 5 - предполагаемые разломы;
6 - линия и номер разреза литосферы; 7 - минимально возможная глубина заложения разломов; 8 - минимально возможная глубина заложения плотностных неоднородностей
(блоков); 9 - неуверенное определение глубины заложения разлома; 10 - номера блоков.
Главнейшие разломы: СА - Северо-Айонский; Ш - Шелагский; CЧ - Северо-Чаунский; Ч - Чаунский трансформный; В-Р - Восточно-Раучуанский; А - Аачимская система меридиональных разрывов.
Для этого на гравиметрической карте в редукции Буге в условном уровне были выделены и проинтерпретированы логарифмическими палетками для тела в форме прямоугольного параллелепипеда 63 профиля. По сути это этап предварительного районирования, когда аномалия или их система связывается с аномалеобразующим объектом конкретного типа. Контуры блоков апроксимировались вертикальными треугольными призмами и рассчитывался гравитационный эффект, создаваемый блоком в направлении профиля.
Массовый характер интерпретации требует статистической обработки. Она нацелена на выявление определенных закономерностей в распределении параметров. На рис. 2 представлен полигон распределения глубин залегания нижних ограничений блоков. Для распределения z2 оптимальный классовый интервал 0,15, значимые
моды - 7,5; 11,5; 15,1; 35 км. Первые две моды фиксируют положение кровли базитового слоя – поверхность Б, которая изменяет свою глубину скачкообразно. Моде 15,1 отвечает граница внутри базитового слоя Б1. Мода 35 км фиксирует основание земной коры – поверхность Мохо, которая также изменяет свою глубину.
Схема блоков и статистическая обработка позволяют сказать, что совершенно определенно просматривается меридиональный разлом, который был назван Северо-Айонским (длина 225км, ширина 25км, видимая длина 95 км). Он разделяет всю изучаемую акваторию на 2 части. К западу от разлома располагается
область относительно спокойного гравитационного поля, не осложненного аномалиями силы тяжести с признаками устойчивого массива или платформы. Восточная, значительно большая по размерам часть, характеризуется возмущенным полем силы тяжести
и большим числом аномалий, разломов и
блоков. Глубина заложения разлома по данным интерпетации профилей 67 км. Кроме Северо-Айонского выделяется еще ряд других крупных разломов – прибрежный Шелагский, оконтуривающий побережье восточной половины рассматриваемой акватории и уходящий в районе м. Кибера вглубь материка. От него на северо- восток ответвляется другой разлом. Два последних имеют глубину заложения 36-40 км, т.е. пронизывают земную кору. Система меридиональных разрывов, уходящая от мыса Аачим строго на север имеет глубину заложения не менее 40 км. Таким образом, глубина заложения большинства разломов и блоков от 65-70 км до 8-10 км.
Для построения плотностных срезов на глубинах 1 и 6 км использовался метод плотностных геологических реперов - «гранитные» реперы, массивы на м. Шелагском – Янранайский, Куйвивеемский, Северный, Пырканаянский со средней плотностью гранитов около 2,62 и 2,69 г/см3 на глубинах 1 и 6 км соответственно.
Вычисление минимальных значений плотности вещества начиналось с реперного. По результатам ее скачка по горизонтали плотность переносится от одного блока к другому. При этом учитывалось направление разуплотнения. Таким образом, перемещаясь
с суши по профилям в сторону моря, рассчитывалась абсолютная плотность пород на разных глубинах.
Наиболее близким к дневной поверхности сделан плотностной срез на глубине 1 км с возрастной индексацией пород. Возрастная индексация носит в определенной степени условный характер. К западу от Северо-Айонского разлома породы имеют плотность 2,54-2, 57 г/см3. Она характерна для нижнемеловых пород неокома. Неокомские отложения прослеживаются и к востоку от разлома и встречаются
среди пород триаса, юры, палеозоя и интрузивных образований нижнего мела. Максимальная мощность осадочных пород
неокома и по геологическим данным и по результатам интерпретации аномалий силы тяжести составляет около 2,5 км. В целом представлен диапазон плотности от 2,51 – 2,72 г/см3 . Из интрузивных пород на срезе фиксируются граниты, гранодиориты раннего мела.
Диапазон изменения плотности на глубине 6 км (рис.3) 2,67-2,93 г/см3. К западу от протяженного Северо-Айонского разлома наблюдается равномерное распределение пород с плотностью 2,75 г/см3. Это гранодиориты и соответствующие им по плотности метаморфизованные терригенно-осадочные отложения палеозоя и мезозоя.. К востоку от разлома выделяются блоки, образованные породами
с плотностью в диапазоне 2,85 - 2,93 г/см3, что соответствует базитам. По результатам интерпретации на срезе выделены блоки пород пониженной плотности – 2,62 г/см3 . Это граниты. Таким образом, срез на глубине 6 км показывает, что на рассматриваемой части акватории Восточно-Сибирского моря породы кровли “базитового” слоя подходят близко к дневной поверхности. Это при том, что большая мощность земной коры 38 – 40 км характерна для платформенных и континентальных участков земной коры, но не морских.
Рис. 3. Геолого-петрологический срез литосферы на глубине 6 км.
1 - граниты; 2 - гранодиориты; 3 - диориты; 4 -базиты; 5 - базиты и диориты; 6 - метаморфические горные породы; 7 - разломы, выделенные по зонам повышенных горизонтальных градиентов силы тяжести; бергштрихи указывают направление разуплотнения; 8 - исходные значения плотности; 9 - расчетные значения плотности; 10 - линия и номер разреза литосферы; 11 - номера блоков.
Использованная методика интерпретации гравиметрических данных позволила построить плотностные срезы на разных глубинах, сделать выводы об особенностях глубинного строения прибрежного участка шельфа.
Список литературы
1.
Ващилов Ю.Я. Глубинные гравиметрические исследования. - М.: Наука, 1973. – 156 с.
2.
Ващилов Ю.Я. Блоково – слоистая модель земной коры и верхней мантии. - М.: Наука, 1984. - 237 с.
