УДК 551.243

Аветисов Г.П, Ашихмина Е.А., Гусева Ю.Б.

Строение Усть-Ленского прогиба в южной части моря Лаптевых

по данным КМПВ

Усть-Ленский прогиб является стержневой структурой  Лаптевской плиты,  протягиваясь практически от  континентального склона до губы Буор-Хая и побережья Северной Якутии.  До проведения настоящих работ, а также морских исследований МОВ-ОГТ [7] положение прогиба устанавливалось по материалам гравиметрических съемок [4].  Границами самой  южной  части  прогиба, имеющей субмеридиональное простирание, признавались береговые линии губы Буор-Хая и восточной части дельты р.Лены.

По ряду признаков,  а именно, сочленению с зоной океанического рифтогенеза в Евразийском суббассейне Северного Ледовитого океана [5, 6, 8, 12 и др.], повышенной сейсмичности [1  и др.], наличию слоя разуплотненной мантии [2, 9] есть все основания для признания рифтогенной природы  этого  прогиба.  Как известно,  термодинамическая  обстановка  в зонах рифтогенеза обеспечивает достаточно благоприятные условия для  нефтегазообразования,  и  это обстоятельство является одной из главных причин,  по которым Усть -Ленский прогиб привлекает  внимание исследователей.  Впервые прогноз новой нефтегазоносной площади,  охватывающей южную часть прогиба, был сделан в 1976 году [11],  и  именно  он  в конечном итоге сыграл решающую роль в последующей организации планомерных геофизических  исследований в этом районе.  Одним из этапов этих исследований явились выполненные Полярной экспедицией НПО "Севморгеология" в 1985-1988  гг.  авиадесантные  наледные  сейсмические работы КМПВ. Главная их задача заключалась в изучении структуры  и  оценке мощности осадочного чехла южной части прогиба.

Выбранная и  реализованная  методика полевых наблюдений, включая все ее элементы, явилась результатом поиска оптимального  варианта  исследований,  обеспечивающего их достаточную точность и эффективность и в то же время реально осуществимого в тяжелых арктических условиях. К сожалению, указанный поиск в значительной степени пришлось вести в процессе уже производственных работ  первого полевого сезона,  что обусловило несколько более низкое, чем в последующие годы качество материала по профилю II-К-85,  в частности, по величине отношения "полезный сигнал-помеха".

В первые три года исследований  выполнены  два  профиля (II-К-85 и III-К-86) вкрест простирания прогиба и один (V-К-87) вдоль простирания длиной  200-240  км каждый (рис. 1).  Основным элементом наблюдений являлась 50-километровая расстановка из  10  телеуправляемых  регистраторов  "Тайга-2",  обеспеченных  6-канальными  (точечное группирование 8 сейсмоприемников СВ-5 на канал) косами,  с  двумя  фланговыми пунктами возбуждения. Перенос расстановки осуществлялся с половинным перекрытием, в результате чего на каждом профиле реализована система встречных и нагоняющих годографов с расстояниями между пунктами возбуждения и приема  25 км и  6-6.5 км соответственно.

Рис.1. Расположение профилей КМПВ

 1 - номер профиля; 2 - границы Усть-Ленского прогиба

В качестве источников возбуждения использовались  линейные  группы  из трех пневмоизлучателей ПИ-1В с суммарным объемом камер  30 л и рабочим давлением 100 атм.,  которые через пробуренные лунки опускались под лед на 10-12 м  при  обычной глубине моря 15-20 м.  Как показали эксперименты, проведенные перед началом производственных работ 1985 года,  при  меньшей глубине  погружения  пневмоисточника  и  меньшей глубине моря сейсмический эффект возбуждения резко снижался.

В 1988 году,  когда работы с целью попытки уточнения положения западного борта прогиба, а также получения возможностей для более обоснованной привязки морских сейсмических данных к наземной геологии были  перенесены  в  восточную  часть дельты р.Лены, вид реализованной системы расположения сейсмических расстановок и их длина определились  во  многом  резко ограниченными  возможностями выбора точек для пунктов возбуждения из-за мелководья ленских проток и прибрежной части  акватории. Длина годографа здесь не превышала 30-45 км при шаге между регистраторами 3.5-5 км. Обработка полученных   материалов   проводилась  на  ЭВМ ЕС-1011 с использованием пакета программ,  разработанных сотрудниками ВНИИОкеангеология [10], и  последующим  контролем и уточнением путем решения прямой задачи для  градиентно-слоистых сред (программа MADRAY).

Все основные сейсмические характеристики среды, полученные в  ходе  исследований,  отражены  на прилагаемых разрезах (рис.2). Там,  где позволяла глубинность исследований,  почти повсеместно сверху  вниз  по разрезу установлены преломляющие горизонты II, III и IV, имеющие граничные скорости в основном в диапазонах 4.2-4.7,  5.2-5.7 и 6.3-6.6 км/с соответственно. Неуверенное прослеживание раздела IV или его  полное  отсутствие на  профиле II-К-85 в первую очередь следует связывать с указанной выше технической причиной.  Обращает на себя внимание в целом согласное залегание указанных горизонтов и весьма уверенное проявление структуры Усть-Ленского прогиба в  рельефе каждого из них.  Скорости сейсмических волн в самой верхней среде, перекрывающей горизонт II, колеблются в основном в пределах 2.8-3.2 км/с без проявления каких-либо  тенденций по латерали.

На северном из секущих прогиб профилей (II-К-85) глубина залегания  обоих преломляющих горизонтов закономерно увеличивается на запад от 0-1 до 4.5-5 км и от 2-2.5 до 8-9 км соответственно.  Уже  тогда с учетом факта,  что крайняя западная точка разреза по этому профилю отстояла от  восточного берега дельты р.Лены всего на 60-70 км,  а в поведении границ сохранялась тенденция моноклинального падения на запад,  было высказано  подтвердившееся  впоследствии  предположение о значительно большей,  чем считалось ранее,  ширине прогиба в  этом районе.  На профиле VII-К-88, являющемся фактически продолжением профиля 1985 года,  горизонт II на максимально достигнутом гипсометрическом уровне 4.5-5 км прослеживается в восточную часть дельты р.Лены, до самого конца не обнаруживая признаков  какого-либо воздымания,  в то время как горизонт III в прибрежной зоне акватории смещается резко вверх по разлому до отметки 6 км.  Практически также, только ближе к поверхности, ведут себя указанные границы раздела  на  расположенном  несколько южнее в дельте р.Лены профиле VII-К-88:  пологое залегание на глубине 4 км раздела II и подъем на запад  до  5-5.5 км раздела III.

На южном секущем  профиле  (III-К-86)  полная  структура прогиба  четко  вырисовывается по всем трем границам раздела. Максимальные глубины залегания  горизонтов  II  и  III  здесь меньше, чем на северном профиле, не превышая 3-3.5 и 7-7.5 км соответственно,  причем очевидно выполаживание рельефа границ снизу вверх.

По простиранию прогиба (пр.V-K-87) все три надежно прослеживаемых горизонта  закономерно погружаются на север и, как и на других профилях, больший наклон характерен для нижележащих границ. На близлежащем параллельном профиле VI-K-88 поведение границ аналогичное.

В гравитационном поле прогиб в целом обозначен некоторым понижением значений силы тяжести, амплитуда которого заметнее на северном пересечении.

Важной особенностью разрезов является большое количество вертикальных и субвертикальных разломных  нарушений,  секущих все  три  горизонта и определяющих мозаично-блоковый характер среды. Амплитуда смещений по разломам в целом увеличивается с глубиной,  достигая 1.5-2 км по разделу IV.  Наибольшая плотность разломов отмечается в приосевой  зоне прогиба  на южном секущем профиле  III-K-86  и именно здесь,  как было показано ранее [3], фиксируется  наибольшая густота эпицентров землетрясений.

До проведения настоящих сейсмических работ представления о расслоенности осадочного чехла моря  Лаптевых  базировались фактически лишь  на  данных  наледного  сейсмического профиля КМПВ, выполненного в 1979 году в юго-западной  части  акватории [4]. Аналогичная информация по материалам упомянутых выше малодетальных работ ГСЗ в северной части губы Буор-Хая, главной задачей  которых являлись аппаратурные эксперименты, вряд ли может быть принята к рассмотрению в силу ее очевидной  недостаточной достоверности.

На базе вновь полученных  сейсмических  характеристик  и увязки  их с имеющейся геологической информацией по прилегающей территории может быть предложена следующая литолого-стратиграфическая идентификация комплексов, ограниченных выявленными преломляющими горизонтами.

По всей совокупности данных можно утверждать,  что самая верхняя толща отложений представляет собой чехольный комплекс Лаптевской плиты, аналогичные скоростные характеристики которого установлены и по данным КМПВ в юго-западной части  акватории, и на всех профилях МОВ-ОГТ и который,  как теперь становится окончательно ясно,  повсеместно выстилает  Лаптевский бассейн.  Благодаря  вынесению  сейсмических  работ  в дельту р.Лены и увязки наземных и акваториальных  профилей указанная стратификация  верхней толщи может считаться абсолютно однозначной. Наиболее полно плитный чехол изучен  в многочисленных палеогеновых грабенах Северного Верхоянья, где он представлен чередованием мощных пачек каолиновых глин с пластами  алевритов,  песчаников и бурых углей общей мощностью до 1300 м [4]. Установленное на шельфе моря Лаптевых  ступенчатое погружение подошвы комплекса позволяет предположить наращивание его снизу верхнемеловыми  отложениями,  формировавшимися в эпоху интенсивной денудации горных сооружений прилегающей  суши  и  в настоящее время полностью на ней отсутствующими.

К сожалению,  не может быть столь же однозначной стратификация нижележащих толщ,  так как ни один из рассматриваемых профилей не был выведен и не мог быть выведен в районы выхода этих отложений на поверхность.  Твердо  установленным  фактом можно  считать лишь расчленение подстилающих отложений на два существенно различных по  скоростным  характеристикам  регионально прослеживаемых комплекса. Следует отметить, что аналогичная картина получена по данным КМПВ и в юго-западной части акватории. Относительно  литолого-стратиграфической  привязки этих комплексов можно утверждать,  что новая сейсмическая информация достаточно  хорошо увязывается со сложившимися ранее на основе геологического изучения прилегающей суши  представлениями о  том,  что верхний из этих комплексов соответствует терригенным, предположительно   среднепалеозойским-раннемезозойским отложениям,  а нижний - терригенно-карбонатным, предположительно позднепротерозойским-среднепалеозойским  отложениям [4].  В настоящее время исследованиями МОВ-ОГТ по характеру сейсмической расслоенности среды  убедительно  показано, что Лаптевская плита делится на две области, из которых в западной подстилающие чехол отложения также находятся  в  платформенном залегании, а в восточной они должны быть отнесены к мезозойскому фундаменту  [7].  Следует добавить,  что по этим данным расчлененность чехла в  западной  области  значительно более дробная,  чем по материалам КМПВ. Граница между указанными зонами проходит так, что в пределах первой из них расположены все  профили  1988 года,  а также западная оконечность (60-70 км) и северная половина профилей II-K-85 и V-K-87  соответственно. Анализ показывает, что в отличие от МОВ материалы КМПВ не позволяют уловить переход из одной зоны в другую.

С учетом имеющейся геологической информации по береговому обрамлению  самый  нижний по разрезу горизонт IV,  судя по его гипсометрическому положению и значениям граничной скорости, скорее всего может быть отождествлен с кровлей кристаллического докембрийского фундамента, аналогичного слабометаморфизованному карельскому  фундаменту  Оленекского поднятия Сибирской платформы. Следует отметить, что на 4-5 км ниже этого горизонта по  сейсмологическим данным выделяется граница раздела с граничной скоростью 7.2 км/с, свойственной самым низам земной коры,  общая мощность которой по тем же данным не превышает здесь 26-27 км [2]. Учитывая все выше сказанное, можно заключить,  что в той части прогиба,  которая относится к Западно-Лаптевской области,  общая мощность осадочных отложений достигает 14-15 км.

По совокупности сейсмических (КМПВ и ОГТ) и гравиметрических данных составлена структурная  схема южной части Усть-Ленского  прогиба  по  подошве  плитного комплекса (рис.3), которая отчетливо демонстрирует  наиболее  важные  с позиций прикладного аспекта результаты проведенных исследований: мощность плитного комплекса достигает 3-5 км в протяженной полосе,  ширина которой на траверзе дельты р.Лены составляет 150-160 км. В пределы этой полосы и соответственно Усть-Ленского прогиба  должна быть включена восточная часть дельты р.Лены, а западным ограничением  прогиба  является  зона  Лено-Таймырских пограничных поднятий, переход к которой уверенно устанавливается  по  гравиметрическим  и  сейсмологическим данным [2].  Очевидная  асимметричность  поперечного  сечения прогиба,  определяемая значительно большей крутизной его  западного  борта,  является  характерной  особенностью подобных рифтогенных образований, зарождающихся, как правило, на стыке блоков  литосферы с существенно различными генезисом и структурой. Отчетливо просматривается блоковая структура как всего основания прогиба,  так и его бортовых частей,  где разломами рассечены и отложения мезо-кайнозоя.

Полученная в результате настоящих сейсмических работ информация в совокупности со всеми другими имеющимися  геолого-геофизическими данными  позволяет придти к следующим выводам.

Усть-Ленский прогиб,  являющийся  стержневой  структурой Лаптевской окраинно-материковой плиты, есть рифтогенное образование, продолжающее  океанические  рифтовые структуры Евразийского суббассейна Северного Ледовитого океана.  В пределах по-крайней мере  южной части прогиба общая мощность осадочной толщи достигает 14-15 км, а плитного мезо-кайнозойского комплекса- 4-5 км. Указанное сочетание генетических и структурных особенностей прогиба,  подтверждая сделанные ранее  прогнозы, означает присутствие здесь всех необходимых и достаточных геологических факторов,  благоприятных как для нефтегазообразования, так и для нефтегазонакопления. Плитный чехол, в пределах которого  присутствуют и хорошие коллектора (слои алевритов, песчаников,  бурых углей),  и надежные покрышки  (мощные пачки глин)  может быть признан самостоятельным потенциальным нефтегазоносным комплексом.  В настоящее время на планете известна весьма разветвленная сеть рифтогенных грабенов, содержащих  целый  ряд  крупнейших   нефтегазовых   месторождений. Усть-Ленский  прогиб,  имеющий  длину  700-800  км и ширину в среднем 100-120 км, по своим размерам значительно превосходит генетически  и структурно сходные с ним уникальные по запасам Суэцкий, Йеменский и др. бассейны.

Весьма немаловажным фактором является  также  достаточно благоприятное  по арктическим меркам расположение южной части прогиба в зоне Северного морского пути и в относительной близости к одному из крупнейших в Арктике морскому и авиационному порту Тикси.

В заключение авторы считают своим долгом выразить глубокую признательность всем сотрудникам партии, принимавшим участие в полевых работах, проходивших в тяжелейших условиях Арктики, а  также поблагодарить бывшего главного геолога Полярной экспедиции В. А. Виноградова за полезные советы по геологической интерпретации сейсмических материалов.

Список литературы

1. Аветисов Г.П.  Сейсмичность моря Лаптевых и  ее  связь  с сейсмичностью  Евразийского бассейна //Тектоника Арктики. Л.:Изд-во НИИ Геологии Арктики, 1975. Вып.1. С.31-36.

2. Аветисов Г.П., Гусева Ю.Б. Глубинное строение района дельты  Лены  по  сейсмологическим  данным  //Советская геология. 1991. N 4. С.73-81.

3. Аветисов Г.П. Гипоцентрия и фокальные механизмы землетрясений дельты р.Лены и ее обрамления //Вулканология и  сейсмология. 1991. N 6. С.59-69.

4. Геологическое  строение  СССР и закономерности размещения полезных ископаемых.  Моря Советской Арктики.  /Под ред. И.С. Грамберга и Ю.Е. Погребицкого. Л.: Недра, 1984. Т.9. 270 с.

5. Грачев А.Ф. Момский материковый рифт (Северо-Восток СССР) //Геофизические методы разведки в Арктике. Л.: изд-во НИИ Геологии Арктики. 1973. С.56-75.

6. Грачев А.Ф., Карасик А.М. Разрастание океанического дна и тектогенез Евразийского  бассейна Северного Ледовитого океана (котловин Нансена и Амундсена) //Геотектонические предпосылки к поискам  полезных ископаемых на шельфе Северного Ледовитого океана. Л.: изд-во НИИ Геологии Арктики. 1974. С.19-33.

7. Иванова Н.М., Секретов С.Б., Шкарубо С.И. Данные о геологическом строении шельфа моря Лаптевых по материалам  сейсмических   исследований  //Океанология.  1989.   Т.XXIX. Вып.5. С.789-795.

 8. Карасик А.М. Некоторые особенности и проблемы разрастания океанической коры вблизи полюса раскрытия  //Тезисы  докладов XV Генер. Ассамбл. МГГС. М., 1971. С.10.

 9. Коган  А.Л.  Постановка  сейсмических  работ методом КМПВ -ГСЗ с морского льда на шельфе арктических морей  (опыт работ в  море  Лаптевых) //Геофизические методы разведки в Арктике. Л.: Изд-во НИИ Геологии Арктики. 1974. Вып.9. С.28-33.

10. Павленкин А.Д., Винник А.А., Копылова А.В., Сакулина Т.С. Методические рекомендации по интерпретации материалов морских работ МПВ-ГСЗ с применением ЭВМ Л.:  изд-во  ПГО"Севморгеология". 1985. 50с.

11. Погребицкий  Ю.Е.,Виноградов  В.А.,Захаров  В.В.  Прогноз нефтегазоносной площади в дельте р.Лена (Возможный  новый тип нефтегазоносных  бассейнов) //Проблемы поисков полезных ископаемых на акваториях морей. Л.: Изд-во НПО "Севморгео". 1976. С.40-47.

12. Grachev  A.F.  Geodynamics  of the Transitional Zone from the Moma Rift to the Gakkel Ridge //American  Association  of Petroleum Geologist. 1982. Memour 34. P.103-113.