При геологической съемке шельфа (ГСШ) первостепенное значение приобрели различные модификации сейсмического метода отраженных волн, позволяющие получать недоступную для суши информацию в виде непрерывного разреза по профилям. Глубина освещения разреза и разрешающая способность метода во многом определяются энергией и частотной характеристикой излучаемого сигнала. В практике работ ПГО «Севморгеология» на Баренцево-Карском шельфе применяются сейсмические (10-100 Гц), низкочастотное сейсмоакустическое (100-1000 Гц) и высокочастотное сейсмо-акустическое (1-10 кГц) профилирование. Совокупность сейсмических исследований при постоянном совершенствовании их технологии и методики позволила получить достаточную информацию для составления геологических и структурных карт, не уступающих по детальности и достоверности картам суши, и подойти к составлению карты масштаба 1 : 1 000 000 на акваторию Баренцева и Карского морей.

Для определения мощности и строения верхнекайнозойских отложений, их стратиграфического расчленения и картирования наиболее эффективно непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСП) с электроискровым источником упругих колебаний. При частоте сигнала 200-400 Гц глубина освещения разреза в зависимости от сейсмогеологических условий колеблется от 50 до 200- 300 м при разрешающей способности 6- 8 м . Это позволяет решать следующие геологические задачи: определение мощности и строения четвертичных отложений с расчленением их на сейсмокомплексы, сейсмогоризонты и сейсмопачки; прослеживание по площади границ разновозрастных толщ осадочного чехла; изучение морфологии дна и погребенной поверхности коренных пород. Применение многоканальной цифровой аппаратуры позволяет через различные акустические характеристики (пластовые скорости, жесткости, частотный состав и полярность) прогнозировать литологический состав геологических тел.

Главный метод геологической заверки результатов НСП - морское картировочное и инженерно-геологическое бурение. Основные его объемы пока сосредоточены в южной части Баренцевоморского шельфа [Крапивнер и др., 1988; Онищенко и Бондарев, 1988]. В центральных и северных частях шельфа применяются в основном грунтовые трубки, но их длина (до 5 м ) не превосходит разрешающей способности метода НСП. Поэтому для этих районов возрастает роль сейсмостратиграфического анализа материалов НСП, методика которого разработана в трудах зарубежных [Кеннет, 1987; Сейсмическая…, 1982; Шериф и Гелдарт, 1987] и отечественных [Гладенков и др., 1984; Гриценко, 1986; Крапивнер и др., 1988; Самойлович и Скоробогатько, 1986] исследователей. Работы ПГО «Севморгеология» в акватории и на побережье позволили увязать сейсмоакустические комплексы верхнекайнозойского чехла шельфа с известными стратиграфическими подразделениями на прилегающей суше Кольского п-ова [Самойлович и Скоробогатько, 1986], Тимано-Уральского региона [Баренцевская…, 1988; Крапивнер и др., 1988; Яшин и др., 1985] и Западной Сибири [Мусатов, 1989], что дает возможность определять генезис и возраст сейсмостратиграфических подразделений. На сейсмограммах выделяются однократные отражения от физических поверхностей, совпадающих обычно с границами геологических тел или с несогласиями. Допускается, что регулярные оси синфазности являются отражениями, полученными в результате перепадов акустической жидкости, которые связаны с границами напластования в разрезе [Шерифф и Гелдарт, 1987].

На первом этапе интерпретации сейсмический разрез подразделяется на крупные седиментационные или сейсмоакустические комплексы, ограниченные в кровле и подошве поверхностями региональных несогласий. На втором этапе в пределах сейсмокомплексов выделяются (по вертикали и латерали) сейсмофации [Сейсмическая…, 1982]. Это особенно важно для неоген-четвертичного чехла, представленного полигенетическими образованиями. Крапчатый тип сейсмозаписи при хаотически ориентированных коротких осях синфазности свидетельствует о континентальном (чаще всего гляциальном) генезисе отложений, а слоистый - о бассейновых осадках. При сейсмостратиграфическом анализе обычно изучается также характер относительных изменений уровня палеобассейнов на шельфе. Эпохи трансгрессий устанавливаются по наличию берегового подошвенного налегания выше поверхности седиментационного перерыва [Кеннет, 1987]. Регрессии фиксируются эпохами перерывов, когда отражения, сейсмоакустического комплекса перестают прослеживаться у несогласной границы, образованной вследствие эрозионного либо тектонического среза или из-за отсутствия осадконакопления [Сейсмическая…, 1982]. Об этом свидетельствуют и речные палеоврезы в кровлях сейсмокомплексов. Эпохи стабильности уровня моря выделяются по смещению в сторону моря берегового кровельного прилегания [Кеннет, 1987] прибрежно-морских и аллювиально-морских осадков.

В неоген-четвертичном чехле южной части Баренцевоморского шельфа различными исследователями выделяются от трех [Арктический…, 1987; Яшин и др., 1985] до пяти [Крапивнер и др., 1988; Мусатов, 1989] и даже девяти [Самойлович и Скоробогатько, 1986] сейсмоакустических комплексов. На сейсмостратиграфической схеме верхнекайнозойского чехла Печороморского и Южно-Баренцевского регионов, разработанной И.И. Гриценко [1986] и Р.Б. Крапивнером и др. [1988], преобладают морские и аллювиально-морские отложения. В то же время на северо-западе Баренцева моря, в области последнего оледенения на Шпицбергенском и Скандинавском шельфах норвежские исследователи чаще всего указывают на наличие двух сейсмокомплексов, нижний из которых ледниковый плейстоценовый, а верхний морской голоценовый [Elverhøi & Solheim, 1983]. Однако в желобах и прогибах западной периферии шельфа норвежскими геологами установлено от четырех [Solheim & Kristoffersen, 1984] до шести [Vorren et al., 1988] комплексов, нижний из которых датируется послесреднеплиоценом [Solheim & Kristoffersen, 1984], а в разрезе присутствуют как гляциальные, так и бассейновые осадки.

Возраст сейсмоакустических комплексов, горизонтов и пачек наиболее достоверно идентифицируется прямыми геологическими наблюдениями, когда картировочными или инженерно-геологическими скважинами вскрыт разрез верхнекайнозойского чехла на полную мощность. При этом наилучшие результаты дают исследования фораминифер, которые подтверждают смену микрофаунистических ассоциаций вверх и вниз по разрезу от границ региональных эрозионных несогласий, выделенных на сейсмограммах. В тех случаях, когда геологические тела, слагающие сейсмокомплексы, прослеживаются с шельфа на сушу, появляется возможность увязать их с одновозрастными осадками морских террас на побережьях. Опыт подобных корреляций накоплен в ходе геологической съемки шельфа близ п-ова Канин, Тимано-Уральского региона и п-ова Ямал. При отсутствии картировочного бурения и непосредственного прослеживания на суше сейсмоакустические комплексы интерпретируются по косвенным признакам - характеру сейсмозаписи и положению в разрезе, когда возраст перекрывающих молодых осадков установлен путем донного пробоотбора.

На площадях ГСШ в центральных и южных районах Баренцево-Карского шельфа чаще всего выделяются три, а в глубоких палеодолинах - до четырех сейсмоакустических комплексов. Они ограничены известными [Самойлович и Скоробогатько, 1986; Яшин и др., 1985] опорными отражающими горизонтами: Е₂ - поверхность морского дна, Е₁ - подошва голоценовых осадков, Д₂ - подошва плейстоценовых отложений, Д₁ - подошва отложений плиоцена и в отдельных случаях Д₀ - подошва миоценовых образований. На рис. 1 помещена схема интерпретации фрагмента сейсмоакустического профиля в Карском море.

Нижний, четвертый сейсмоакустический комплекс (Д₀ - Д₁) выделяется предположительно на Печорском шельфе и, возможно, на Приямальском участке Карского моря, где он выполняет древнейшие палеодолины и характеризуется неясно-слоистым типом записи. Этот комплекс сопоставляется с аллювиально- и прибрежно-морскими осадками вангурейской толщи мощностью до 70- 80 м , установленными в скважинах на побережье Тимано-Уральского региона в интервале глубин 150- 230 м ниже уровня моря [Баренцевская…, 1988]. Отложения представлены мелкозернистыми песками с простоями и линзами известковистых песчаников и алевритов, обломками бурых углей и обугленной древесины. По теплолюбивым спорово-пыльцевым спектрам эта толща датируется ранним - средним миоценом [Баренцевская…, 1988] и сопоставляется с озерно-аллювиальными слабо угленосными глинисто-песчаными осадками абросимовской свиты в Западной Сибири. Аналоги последней, видимо, залегают в основании осадочного выполнения глубоких палеодолин на юге Карского моря.

Третий сейсмоакустический комплекс (Д₁ - Д₂) формирует мощные (до 100 м ) покровные тела в пределах Печорской и Западно-Сибирской внутриматериковых плит, а на Баренцево-Карской окраинно-материковой плите он выполняет лишь глубокие палеодолины. Отражающим горизонтом Д₁¹ комплекс иногда разделяется на две части, каждая из которых характеризуется сменой типа сейсмозаписи вверх по разрезу от косослоистой или акустически прозрачной до горизонтально-слоистой. Такие типы записи на сейсмограммах, видимо, соответствуют переходам от аллювиальных к аллювиально-морским осадкам. Это подтверждается геологическим строением соответствующих толщ на побережьях Печорской и Западно-Сибирской плит. В Тимано-Уральском регионе нижней части комплекса отвечают алеврито-глинистые осадки просундуйской свиты, перекрываемые алевритами и глинами с прослоями песков (до 70 м ) колвинской серии [Баренцевская…, 1988]. В Ямало-Гыданском районе Западной Сибири с ними коррелируются глины и алевриты с гравием и галькой мужино-уральской серии (до 200 м ), а в Усть-Енисейском районе - глины, алевриты, пески и галечники большехетской серии мощностью до 160 м . Эти отложения относят к ранне-среднеплиоценовому циклу аллювиальной и морской седиментации. Мощности таких осадков на шельфе, по данным НСП, всегда значительно меньше, и можно предполагать, что там они представлены в более мелководных фациях.

Верхняя часть третьего сейсмокомплекса (Д₁¹ - Д₂) также сложена песчано-глинистыми отложениями, но там уже присутствуют значительные объемы грубообломочных диамиктонов, имеющих ледниково-морской генезис. На сейсмограммах в верхах комплекса фиксируется неясно-слоистая или крапчатая сейсмозапись. В бассейне р. Печора этим образованиям соответствуют алевро-глинистые осадки с прослоями песков и линзами валунно-галечного материала, объединяемые в падимейскую средне-верхнеплиоценовую серию мощностью до 100 м . В ряде морских скважин устанавливается сходство плиоценовых комплексов фораминифер на шельфе и побережьях [Крапивнер и др., 1988; Онищенко и Бондарев, 1988]. В Ямало-Гыданском и Усть-Енисейском районах Западной Сибири с рассматриваемым седиментационным циклом коррелируются песчанистые алевриты и глины с грубообломочным материалом низов салехардской серии (до 100 м ) и санчуговской свиты (до 80 м ) соответственно.

Второй, плейстоценовый сейсмоакустический комплекс (Д₂ - E₁) также разделен рефлектором Д₂¹ на две части. Нижняя в прогибах и впадинах на шельфе характеризуется слоистой или неясно-слоистой сейсмозаписью. На Печорской низменности с ними ассоциируются морские пески и алевриты сяттейской свиты, сменяемые выше по разрезу ледниково-морскими диамиктонами роговской серии мощностью до 200 м [Баренцевская…, 1988] ранне-среднеплейстоценового возраста. Их аналоги в Западной Сибири - верхи салехардской серии. В то же время на ряде поднятий центральных частей шельфа (Персея, Центрально-Баренцевском и др.) и близ окраинных архипелагов на сейсмограммах данный комплекс характеризуется хаотической сейсмозаписью, а отложения, по данным грунтового пробоотбора, представлены маломощными грубообломочными диамиктонами с переотложенными комплексами микрофауны. Они интерпретируются как донные морены максимального (среднеплейстоценового) оледенения, которое распространялось крайне ограниченно на положительных морфоструктурах северо-западной периферии Баренцево-Карского шельфа.

Верхняя часть плейстоценового сейсмокомплекса (Д₂¹ - E₁) соответствует позднеплейстоценовому циклу седиментации и представлена слоистым и пунктирным типами записи на сейсмограммах. По результатам донного опробования, горизонт сложен в низах разреза морскими глинами и алевритами с теплолюбивыми бореальными комплексами микрофауны. Эти осадки имеют казанцевский (микулинский) возраст и перекрываются песчано-глинистыми миктитами с гравием и галькой, содержащими обедненные и холоднолюбивые комплексы фораминифер. Они сопоставляются с ледово- и ледниково-морскими образованиями холодного валдайского интервала. На подводных склонах Новой Земли [Арктический…, 1987], Шпицбергена [Elverhøi & Solheim, 1983; Vorren et al., 1988], Земли Франца-Иосифа и на внутришельфовых возвышенностях Адмиралтейства, Мурманской и других методом НСП и эхолотированием фиксируются локальные тела типа конечных морен относительной высотой до 25 м . Они распространены лишь до глубин 100- 150 м и сложены несортированными песчано-алеврито-глинистыми диамиктонами с грубообломочным материалом. По идеальной выраженности в подводном рельефе образования интерпретируются как гляциальные отложения времени последнего (поздневалдайского, сартанского) оледенения, которое охватывало отдельные осушенные участки западной периферии шельфа.

Наконец, первый сейсмоакустический комплекс (Е₁ - Е₂) характеризуется акустически прозрачной записью и соответствует обводненным неконсолидированным осадкам голоценовой трансгрессии. Они представлены преимущественно песками и алевритами на мелководьях и подводных возвышенностях и глинистыми илами во впадинах и прогибах. На сейсмограммах комплекс прослеживается лишь тогда, когда его мощность превосходит разрешающую способность метода НСП, и до глубин 140- 150 м . В более глубоководных районах, которые не были осушены в эпоху последней регрессии [Крапивнер и др., 1988], этот комплекс сливается с нижележащими.

Общая мощность неоген-четвертичных отложений на шельфе колеблется от 5- 10 м на поднятиях и структурных террасах до 150- 200 м в унаследованных впадинах и прогибах, а также в речных палеодолинах. Представлены осадки как континентальных, так и морских мелководных и относительно глубоководных фаций, что дает возможность путем сейсмостратиграфического анализа исследовать характер колебаний уровня палеобассейнов. На сводном графике, составленном с учетом глобальных изменений уровня Мирового океана [Сейсмическая…, 1982] и проведенных [Гриценко, 1986; Крапивнер и др., 1988] сейсмостратиграфических исследований в южных районах шельфа, виден стратиграфический диапазон неоген-четвертичных сейсмоакустических комплексов (рис. 2). В кровле и подошве каждого сейсмокомплекса зафиксированы эрозионные палеоврезы, по глубинам тальвегов которых реконструировались размеры регрессий. Уровень палеобассейнов в эпохи трансгрессий оценивался в соответствии с мощностями отдельных сейсмокомплексов и литологией и фациальной зональностью слагающих их осадков.

Таким образом, сейсмостратиграфический анализ данных НСП и его заверка путем прямых геологических наблюдений создают основу для решения одной из основных задач ГСШ - изучение неоген-четвертичного чехла на полную мощность и стратификация его на литолого-стратиграфические подразделения. Это позволяет сделать важные выводы о неотектонических и палеогеографических источниках и направлениях терригенного сноса в регионе, влияющие на оценку его минеральных ресурсов.

Так, в соответствии с развиваемой в ПГО «Севморгеология» концепцией об активизации окраинно-материковых плит на синокеаническом этапе их развития [Баренцевская…, 1988; Мусатов, 1989] в неогене и начале плейстоцена на месте краевых шельфовых поднятий располагалась обширная область сноса (см. рис. 2), за счет размыва которой формировались мощные терригенные толщи в южной периферии шельфа. Лишь на заключительных стадиях новейшего этапа эта суша подверглась деструкции по активизированным древним разломам и распалась на ряд архипелагов. Установление путем сейсмостратиграфического анализа характера подстилающих коренных пород дает возможность приступить к составлению и изданию листов Государственной геологической карты на акваторию Баренцева и Карского морей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арктический шельф Евразии в позднечетвертичное время / А.А. Аксенов, Н.Н. Дунаев, А.С. Ионин и др. - М,: Наука, 1987.

2. Баренцевская шельфовая плита / Под ред. И.С. Грамберга, М.Л. Вербы. - Л.: Недра, 1988.

3. Гладенков Ю.Б., Кунин И.Я., Шлезингер А.Е. Сейсмостратиграфия и ее развитие в Советском Союзе (основные направления и перспективы) // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1984. № 4. С. 3-20.

4. Гриценко И.И. Сейсмостратиграфический анализ новейших отложений шельфовых зон по данным непрерывного сейсмоакустического профилирования // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. Л., 1986. С. 46-49.

5. Кеннетт Дж. Морская  геология. - М.: Мир, 1987. Т. 1, 2.

6. Крапивнер Р.Б., Гриценко И.И., Костюхин А.И. Позднекайнозойская сейсмостратиграфия и палеогеография Южно-Баренцевского региона // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М., 1988. С. 103-124.

7. Мусатов Е.Е. Развитие рельефа Баренцево-Карского шельфа в кайнозое // Геоморфология. 1989. № 3. С. 76-84.

8. Онищенко С.В., Бондарев В.Н. Стратиграфия и палеогеографические особенности разрезов Печороморского мелководья // Четвертичная палеоэкология и палеогеография северных морей. М., 1988. С. 142-150.

9. Самойлович Ю.Г., Скоробогатько А.В. Стратиграфическое расчленение новейших отложений Кольского шельфа // Кайнозой шельфа и островов Советской Арктики. - Л., 1986. С. 15-22.

10. Сейсмическая стратиграфия / Р.Е. Шерифф, А.П. Грегори, П.Р. Вейл и др. - М.: Мир, 1982.

11. Шерифф Р.Е., Гелдарт Л. Сейсморазведка. - М.: Мир, 1987.

12. Яшин Д.С., Мельницкий В.Е., Кириллов О.В., Строение и вещественный состав донных отложений Баренцева моря: Геологическое строение Баренцево-Карского шельфа. - Л., 1985. С. 101-115.

13. Elverhøi A., Solheim A. The Barents ice sheet - a sedimenthological discussion // Polar Research, 1983. Vol. 1. N 1. P. 23-42.

14. Solheim A., Kristoffersen Y. Sediments above the upper regional unconformity: thickness, seismic stratigraphy and outline of the glacial history // Norsk Polarinstitute. Skrifter, 1984. N 179B. P. 3-26.

15. Vorren T.O., Hald M., Lebesbyu E. Late Cenozoic environments in the Barents Sea // Paleoceanography. 1988. Vol. 3. N 5. P. 601-612.