Введение. До проведения буровых работ расшифровка истории геологического развития прибрежной зоны Таймыра и Восточно-Арктического шельфа России в кайнозое опиралась, прежде всего, на материалы донного опробования на шельфе, а также на геологические разрезы островной и материковой суши. На Восточно-Арктическом шельфе опорными для изучения истории геологического развития являются неглубокие скважины, пробуренные в 1970-90-ых годах у побережья полуострова Таймыр, в прибрежной зоне Новосибирских островов и в проливах между ними, а также на мелководье Восточно-Сибирского и Чукотского морей. Недавно несколько скважин было пробурено на мелководье моря Лаптевых в рамках российско-немецкой программы «Система моря Лаптевых» для изучения субмариной мерзлоты. Последние опыты неглубокого бурения были проведены в Чукотском море и море Лаптевых для изучения стратиграфии позднекайнозойских отложений. Целью данной статьи является обзор проведенных буровых работ и определение их вклада в изучение геологии и реконструкции палеогеографии арктического континентального шельфа.

Материалы и методика проведенных работ. Большая часть буровых работ в 1970-90-ых годах выполнялась со льда в прибрежных районах Таймыра, Чукотки, и проливах Новосибирских островов для целей картирования и для поиска погребенных россыпей. Обычно использовались буровые станки ЗИФ-650М, СКБ-4 и УГБ-50МТ. Конструкция скважины предусматривала забуривание до глубины 5-12 м диаметром 157 мм, глубже использовались буровые трубы с диаметром 112 мм. Для бурения на шельфе лучше подходит буровой станок КГК-100, с диаметром бурения 93 мм. Этот станок использовался, начиная с 1988 года. Бурение проводилось в конце весны – начале лета, когда припай и морской лед еще не взламывались весенними штормами. Глубины скважин на мелководье – от 5-10 до 120-150 м. Бурение со льда, выполненное в рамках российско-немецкого сотрудничества [Overduin et al., 2015], выполнялось сухим способом с использованием роторной установки УРБ-4Т, с обсадной трубой длиной 4 м и диаметром от 70 до 120 мм.

В 2000 году в рамках российско-немецкой программы «Система моря Лаптевых» было проведено бурение двух скважин с бурового судна «Кимберлит» (Арктические морские инженерно-геологические экспедиции, г. Мурманск) [Kassens et al., 2000]. В двух скважинах к северо-западу от Новосибирских островов было отобрано 40 м керна.

В 2006 и 2007 годах использовалась установка многорейсового бурения УМБ-130М [Каракозов и др., 2007]. Установка хороша тем, что не требует привлечения бурового судна, поэтому в Чукотском море использован морской буксир «Шуя», в море Лаптевых – НИС «Иван Петров». В Чукотском море пробурено 3 неглубоких скважины (5-12 м глубиной), море Лаптевых – две скважины глубиной 9,5 и 12,6 м.

Керн скважин, пробуренных со льда в прибрежных районах, был частично исследован биостратиграфическими методами, в основном изучалось содержание тяжелой фракции минералов для определения возможных перспектив на обнаружение россыпей золота, касситерита и ильменита. Разрезы скважин, пробуренных в последние два десятилетия, детально исследовались комплексом структурных, литологических, биостратиграфических, геохронометрических и изотопных методов.

Авторы статьи или участвовали лично в проведении части буровых работ, или руководили экспедиционными исследованиями, кроме того, нами анализировались фондовые материалы Научно-исследовательского института геологии Арктики (НИИГА, ныне – ВНИИОкеангеология), а также Центрально-Арктической геологоразведочной экспедиции (ЦАГРЭ, г. Норильск). В обзоре использовались также открытые публикации, посвященные научным результатам буровых работ на Восточно-Арктическом шельфе России.

Полученные результаты. В губах и заливах Таймыра скважинами вскрыт как складчатый фундамент и консолидированный чехол юрских-меловых пород, так и рыхлые плиоцен-четвертичные отложения. Профили скважин с суши продолжаются в заливы и губы Западного и Центрального Таймыра. Выполнявшиеся ЦАГРЭ работы не были завершены из-за дефицита финансирования, и проведенный комплекс аналитических исследований по уникальным результатам бурения недостаточен для однозначной возрастной и генетической привязки вскрытых отложений.

По данным бурения в Пясинском заливе (№1 на рис. 1) в основании разреза вскрыты плиоценовые (?) отложения. Плиоценовые отложения залегают в долинообразных понижениях (скважины №13 и 19 на рис. 2), где они представлены аллювиальными песчано-гравийно-галечными осадками. В основании разреза скважины №13 встречены единичные плиоценовые виды: Cibicides cf. grossus Ten Dam et Reinhold, Cassidulina teretis (Tappan), Buccella hannai arctica Voloshinova (определения и аналитика Л.М. Седовой и Н.В. Куприяновой). Выше по разрезу скважинами вскрыты морские и аллювиально-морские отложения позднего неоплейстоцена и голоцена.

На западном Таймыре, в районе п-ова Михайлова (№ 2 на рис. 1) профилем скважин в основании осадочного чехла вскрыты предположительно эоплейстоцен - неоплейстоценовые отложения. По данным бурения они представлены разнозернистыми песками, иногда с включениями гальки и гравия, гравийниками, супесями, суглинками и глинами, в том числе с валунами. Мощность осадочной толщи до 70 м, осадки залегают либо на рифейских породах складчатого фундамента, либо на косолидированных меловых породах осадочного чехла. В разрезах скважин, пробуренных ЦАГРЭ на полуострове Михайлова, условно выделяются тобольский-самаровский, ширтинский и тазовский горизонты региональной стратиграфической шкалы квартера. Морские, аллювиально-морские и ледниково-морские пески, алевриты и суглинки и алевриты содержат раковины фораминифер и обломки моллюсков (рис. 3). На самом полуострове Михайлова венчают разрез ледниковые (?) алевритовые глины зеленовато-серого цвета с примесью дресвы и гравия черных и зелёных сланцев, отмечены валуны и глыбы, где количество их может достигать 50%. Максимальная вскрытая мощность – 15 м.

На севере Таймыра в районе Гафнер-фиорда (№3 на рис. 1) скважинами вскрыты юрско-раннемеловые и позднемеловые породы осадочного чехла, перекрытые позднеплейстоценовыми флювиогляциальными и аллювиально-морскими песками и алевритами (рис. 4). Во врезах предполагаются плиоценовые (?) аллювиальные толщи.

На восточном Таймыре в заливе Терезы Клавенес (№4 на рис. 1) в основании осадочного чехла разбурены юрско-меловые породы, перекрытые позднеплейстоценовыми аллювиальными, озерно-аллювиальными, аллювиально-морскими песками и алевритами. В палеодолинах и понижениях вскрыты палеогеновые и плиоценовые морские и аллювиальные образования. Скважинами по берегам залива вскрыты подземные льды, некогда широко распространенные в разрезе верхней части осадочного чехла [Кулаков, 1998].

В море Лаптевых у побережья в районе урочища Мамонтов Клык (№ 5 на рис. 1), а также у дельты р.Лены (№ 6 на рис. 1), к северо-западу от о.Котельный (№ 7 на рис. 1) и в заливе Буор-Хая (№ 8 на рис. 1) буровые работы проводились с морского льда или с судна для поиска многолетнемерзлых пород, затопленных морской голоценовой трансгрессией. Широкое развитие мерзлых пород в пределах шельфа моря Лаптевых предполагается по геофизическим данным [Колюбакин и др., 2016; Lobkovsky et al., 2016; Shakhova et al., 2017] или с использованием материалов по прилегающей островной и материковой суше [Gavrilov A.V., Pizhankova, 2018]. И мерзлые породы, действительно, были найдены, в основном это пески, песчаные либо глинистые алевриты, сцементированные льдом [Большиянов, 2006; Kassens et al., 2000; Overduin et al., 2015]. Кроме того, буровые данные в море Лаптевых позволили провести стратиграфические исследования по верхней части осадочного чехла, и реконструировать палеогеографические условия в неоплейстоцене-голоцене [Найдина, 2009; Rekant et al., 2015].

Скважинами, пробуренными в проливах и заливах Новосибирских островов (№ 9 на рис. 1), вскрыты терригенные породы широкого возрастного диапазона – от позднего палеоцена до голоцена. Породы представлены галечниками, гравелитами, песками, алевритами и глинами, в основании разреза осадочного чехла широко развита кора выветривания. Вскрытые скважинами породы изучались гранулометрическим, минералогическим, микрофаунистическим и палинологическим методами. Фораминифер и диатомовых в образцах из нижней части разреза не оказалось, поэтому стратиграфическая привязка была осуществлена исключительно по спорово-пыльцевым спектрам. Выше по разрезу, в четвертичных осадках встречены фораминиферы, диатомовые, остракоды, пресноводные моллюски, крылья жуков и другие органические остатки, которые позволили более точно определить возраст вмещающих осадков. Продуктивные горизонты обнаруженных бурением россыпей в основном представлены аллювиальными, делювиально-пролювиальными, лагунными, дельтовыми и прибрежно-морскими отложениями позднемелового, олигоцен-раннемиоценового, эоплейстоцен-ранненеоплейстоценового возрастов [Смирнов и др., 2013; Смирнов и Кошелева, 2016]. Бурением было установлено значительное содержание касситерита в рыхлых отложениях различного генезиса на расстоянии до 1 км от береговой линии при значительной мощности продуктивного горизонта (около 20 м). Содержание олова по разрезу неравномерное, его содержание меняется от 200 до 1000 г/м³. Отложения палеогена распространены локально, в депрессиях, понижениях и палеодолинах (рис. 5). В осадках плиоцен-четвертичного возраста встречены прослои льда, кроме того, задокументировано мерзлое состояние осадков в некоторых вскрытых бурением горизонтах.

На мелководье Восточно-Сибирского и Чукотского морей проводились поисковые работы со льда, давшие также богатый материал для выяснения стратиграфии позднекайнозойского осадочного чехла [Пуминов, 1981]. В частности, к востоку от устья р.Колымы (№10 на рис. 1) в разрезах скважин по спорово-пыльцевым данным выделяются эоцен-олигоценовые, позднеолигоцен-миоценовые, позднеплиоценовые, поздненеоплейстоценовые и голоценовые толщи. Вскрытые отложения имеют пестрый литологический состав – от песков и галечников до алевритов и глин, и имеют аллювиальный, аллювиально-морской и прибрежно-морской генезис [Пуминов, 1981].

В проливе Лонга на Чукотском шельфе (№ 11 на рис. 1) неглубокими скважинами с борта морского буксира вскрыты плиоцен-эоплейстоценовые слабо дислоцированные песчаные толщи, перекрытые плащом глинисто-алевритовых голоценовых морских осадков. Граница между толщами ярко выражена угловым несогласием по данным профилографа и скачком в магнитной восприимчивости на каротажной кривых скважин (рис. 6). Возрастная интерпретация основана на палеомагнитных, микрофаунистических, микрофлористических анализах, определениях абсолютного возраста органических остатков, содержащихся в отложениях [Gusev et al., 2009; 2014].