История исследований осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России насчитывает около 45 лет. Она отчетливо подразделяется на два равных по времени этапа. Первый этап с начала 60-х и до середины 80-х годов прошлого века характеризовался широким размахом мелкомасштабных гравимагнитных съемок, сопровождавшихся редкими точечными сейсмозондированиями MOB и единичными профилями ГСЗ-КМПВ и MOB ЦЛ. Интерпретация и обобщение полученных материалов легли в основу первых работ, в которых рассматриваются мощность, структура и возраст осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа [Виноградов и др., 1974; Геологическое..., 1984].

Второй этап со второй половины 80-ых годов прошлого века ознаменовался началом рекогносцировочных и региональных сейсмических работ MOB ОГТ. На американской части Чукотского шельфа вблизи границы с Российской Федерацией были пробурены первые глубокие скважины. Полученные сейсмические материалы и их увязка с данными бурения представляют собой большой объем фактического материала, на котором строятся современные представления о мощности, возрасте, структуре и геодинамическом режиме формирования осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России.

Обобщение материалов второго этапа исследований по всему Восточно-Арктическому шельфу шло одновременно по двум направлениям. Первое из них это подготовка к изданию книги «Арктические моря» (т. 5, кн. 1 шеститомной монографии «Геология и полезные ископаемые России»), вышедшей в 2004 г., ровно через 20 лет после первого издания. А второе направление состояло в разработке унифицированной (серийной) легенды и последующего составления листов Государственной геологической карты м-ба 1:1 000 000 (Госгеолкарты-1000) на основе этой легенды Восточно-Арктического шельфа России [Виноградов и др., 2004; 2005]. Кроме того, были выполнены интерпретации сейсмических материалов отдельно по морю Лаптевых [Драчев, 2000; Иванова и др., 1989; Лазуркин, 1998].

На сегодняшний день существуют принципиальные расхождения в оценке возраста и структуры осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа, а условия его формирования в системе материк-океан изложены только концептуально в самой общей форме [Геология ...., 2004; Геологическое ...., 1984; Хаин, Филатова, 2007].

Настоящая работа построена на результатах геологического картографирования Восточно-Арктического шельфа путем составления листов Государственной геологической карты России м-ба 1:1 000 000. При подготовке листов карты были использованы батиметрические, магнитометрические, гравиметрические, сейсмические, сейсмологические и геологические данные, включая результаты бурения картировочных скважин в районе Новосибирских островов и глубоких скважин на Чукотском шельфе США. Исключительно для составления листов Государственной геологической карты России нам были любезно предоставлены на конфиденциальной основе сейсмические профили Лаборатории региональной геодинамики (ЛАРГЕ) и треста «Дальморнефтегеофизика». На листах Госгеолкарты-1000 осадочный чехол Восточно-Арктического шельфа выделен в объеме сейсмической записи выше акустического фундамента.

Только в этом варианте достигается удовлетворительная корреляция между сейсмическими данными и геологическими материалами по островам и прибрежной суше. Попытки выделения комплексов чехла ниже акустического фундамента [Государственная..., 1999; Геология..., 2004] наталкиваются на непреодолимые противоречия между геологической, сейсмической и местами магнитометрической информацией.

В одной статье невозможно рассмотреть все вопросы, касающиеся осадочного чехла шельфа, поэтому ниже излагаются только те из них, которые имеют, во-первых, прямое отношение к теме статьи, а, во-вторых, являются до сих пор недостаточно проясненными с позиций привлечения фактического материала. При этом авторы сочли необходимым максимально иллюстрировать текст фрагментами сейсмических профилей и интерпретационными геологическими разрезами, построенными по линиям сейсмических профилей. Этот фактический материал крайне необходим для аргументации обсуждаемых вопросов.

Тектоническое районирование осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа

Тектоническое районирование основывается на анализе рельефа поверхности акустического фундамента, установленного по сейсмическим данным, с учетом материалов потенциальных полей [Виноградов и др., 2004; 2005]. Полученные результаты существенно отличаются от построений других авторов [Геология..., 2004]. Так установлено, что Новосибирский прогиб замыкается на траверсе о-вов Беннетта - Новая Сибирь, а в центре Восточно-Сибирского шельфа выделяется крупная Восточно-Сибирская рифтогенная впадина с субмеридиональной ориентировкой составляющих ее отрицательных и положительных структур. Структура осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России представляет собой сочетание крупных осадочных бассейнов и поднятий, разделяющих области и зоны устойчивого прогибания. С запада на восток на Восточно-Арктическом шельфе выделяются: Лаптевский бассейн, Новосибирская система горстов и грабенов, поднятие Де-Лонга и Чукотско-Восточносибирский бассейн (рис. 1). Структура осадочного чехла в море Лаптевых представляется как единый рифтогенный бассейн, осложненный зонами поднятий [Franke, Hinz, 1999; Драчев, 2000]. Ансамбль шельфовых структур со стороны материка ограничивается горно-складчатыми сооружениями раннекиммерийского (Таймыр) и позднемезозойского (южное обрамление моря Лаптевых и Северо-Восток России) возраста. При этом прибрежные низменности с развитым на них кайнозойским осадочным чехлом рассматриваются в качестве структурного элемента (прибрежной моноклинали) шельфа. И, наоборот, отдельные участки акватории (Хатангский залив моря Лаптевых) исключены из ансамбля структур шельфа. Это продиктовано особенностями структуры юго-западной периферии Лаптевского бассейна, где по гравиметрическим и сейсмическим данным выделяется зона (Лено-Таймырская) пограничных поднятий. Она и принята за границу Лаптевского бассейна. Как будет показано ниже, акватория Хатангского залива располагается на месте северо-восточного окончания обширного Енисей-Хатангского прогиба. Это внутриматериковая структура, которая не имеет ничего общего с Лаптевским бассейном по времени заложения и, как следствие, возрастному объему осадочного чехла. Внешняя граница шельфа со стороны океана принята по верхней бровке континентального склона, глубина которой меняется от 100 м в море Лаптевых до 300 м в Чукотском море. Именно на этих глубинах отчетливо просматривается перегиб в профиле поверхности дна моря от шельфа к континентальному склону.

Максимальные мощности осадочного чехла в наиболее глубоких зонах осадочных бассейнов колеблются от 9-10 км (море Лаптевых) до 22 км (Северо-Чукотский прогиб в Чукотском море). На разделяющих бассейны поднятиях чехол маломощный (менее 1 км) и прерывистый. Достаточно большие площади занимают выступы складчатого основания. И только на склонах поднятий его мощность составляет 3-4 км, а в отдельных небольших по размерам грабенах и прогибах, осложняющих поднятия, мощность чехла достигает 6-10 км. Границы осадочных бассейнов и сопряженных с ними поднятий часто определяются разломами, выделяемыми по сейсмическим, гравиметрическим и магнитометрическим данным.

В структурном плане осадочного чехла шельфа отчетливо проступает субмеридиональная и субширотная ориентировка структур. Первая из них наиболее ярко выражена на западе шельфа (Лаптевский бассейн и Новосибирская система горстов и грабенов), а вторая - на востоке (Чукотско-Восточносибирский бассейн). Субширотная ориентировка присуща структурам более древнего заложения и, вероятно, наследует ориентировку структурного плана фундамента. По отношению к ней субмеридиональная ориентировка носит наложенный характер и является более молодой по возрасту.

О возрасте и сейсмостратиграфической характеристике осадочного чехла

Принятая нами стратификация осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа рассматривалась в ряде предыдущих публикаций [Виноградов, Драчев, 2000; Виноградов и др., 2004; 2005]. По нашим представлениям на большей части шельфа осадочный чехол не древнее верхней половины нижнего мела и только в его северо-восточной части (Жоховский и Северо-Чукотский прогибы) нижняя граница чехла опускается на рубеж среднего-верхнего девона. Такой вывод основывается на возрасте складчатого основания чехла: позднемезозойского в первом случае и каледонского - во втором, а также на прямых данных по осадочному чехлу. Линия разграничения разновозрастного фундамента намечается от 76° с.ш. на западе (между о. Новая Сибирь и архипелагом Де-Лонга) и трассируется на восток, постепенно смещаясь до 72° с.ш. и чуть южнее у границы с американской частью Чукотского шельфа. Осадочный чехол на эпипозднемезозойском шельфе начинается с балыктахской свиты апт-альба на о. Котельный. В прибрежной зоне Чукотки это ольховская свита того же возраста. Данные свиты составляют орогенную формацию поздних мезозоид. На американской части Чукотского шельфа аналогичный осадочный чехол представлен брукским сейсмостратиграфическим комплексом, разрез которого начинается с пачки битуминозных сланцев Пейбл Шейл, содержащей фауну барремского яруса нижнего мела.

На поднятиях нижнемеловые отложения несогласно перекрыты кайнозойским сейсмостратиграфическим комплексом, как это установлено в разрезах американских буровых скважин. Однако в прогибах нижнемеловые отложения наращиваются отложениями верхнего мела по данным американских сейсмических профилей. Это вполне логично, поскольку верхнемеловые отложения установлены на Новосибирских островах в области поднятия и тем более их следует ожидать в прогибах, что и принято в нашей интерпретации разреза осадочного чехла шельфа.

В области каледонской складчатости разрез осадочного чехла начинается с элсмирского сейсмостратиграфического комплекса, а именно с группы Эндикот (D₃-C₁) американских исследователей [Grantz et al., 1975; Thurston, Theiss, 1987]. В бортах эпикаледонских прогибов или на их продольном окончании группа Эндикот отсутствует и разрез элсмирского сейсмостратиграфического комплекса начинается с группы Лисберн (PZ₃-K₁), состоящей из ряда сейсмотолщ, как например в Жоховском прогибе.

На всем шельфе моря Лаптевых и большей части Восточно-Сибирского и Чукотского шельфов, за исключением Жоховского и Северо-Чукотского прогибов, четко выделяются два опорных сейсмических горизонта, нижний из которых является акустическим фундаментом, а второй следится в верхней части разреза. Заключенный между этими горизонтами, нижний резко преобладающий по мощности сейсмокомплекс характеризуется высокими отражающими свойствами, многочисленными проявлениями пластических и разрывных конседиментационных деформаций, обусловленных достаточно контрастной структурой поверхности фундамента в виде грабенов и горстов. Верхний сейсмокомплекс имеет покровный характер и небольшую выдержанную мощность, отличаясь сейсмической «прозрачностью» и почти полным отсутствием конседиментационных деформаций.

Разделяющий сейсмокомплексы верхний сейсмический горизонт индексирован нами применительно к перечисленным морям как «Л-IV», «B-IV» и «Ч-V» [Виноградов и др., 2004], а другими исследователями в море Лаптевых как «Л» [Геология..., 2004; Иванова и др., 1989], «В» [Драчев, 2000] и «LS-3» [Franke, Hinz, 1999], и в Восточно-Сибирском море - «ESS-3» [Franke, Hinz, 1999].

Этот же горизонт отчетливо просматривается на сейсмических профилях в американской части Чукотского шельфа, как показывают материалы американских исследователей [Thurston, Theiss, 1987]. Однако ими он не выделен, хотя в сейсмической записи читается вполне определенно.

К Российско-Американской границе на Чукотском шельфе с американской стороны вплотную подходит сейсмический профиль 5 [Thurston, Theiss, 1987], в 12 км от которого и в 114 км от границы расположена буровая скважина Крэкэр-Джек, пробуренная через несколько лет после выполненного здесь сейсмопрофилирования [Undiscovered..., 1995]. На профиле в интервале 0,4-0,5 с времени двойного пробега волны, уверенно читается верхний сейсмический горизонт, который американские исследователи не выделили (рис. 2).

В разрезе буровой скважины на глубине 700 м вскрыта поверхность несогласия между палеоценовыми и нижнемеловыми (альбскими) отложениями. Она и является верхним сейсмическим горизонтом, читаемым в сейсмической записи на профиле 5. В структурном выражении эта граница совершенно идентична верхнему сейсмическому горизонту на сейсмических профилях в морях Чукотском (рис. 3), Восточно-Сибирском (рис. 4) и Лаптевых (рис. 5). Это позволяет утверждать с достаточной долей уверенности, что верхний сейсмический горизонт на всем Восточно-Арктическом шельфе маркирует подошву кайнозойского сейсмокомплекса. Из вышеизложенного следует вывод о докайнозойском возрасте большей части осадочного чехла на Восточно-Арктическом шельфе и, в частности, в море Лаптевых. Данные по Новосибирским островам, материковой суше и, особенно, американских буровых скважин на Чукотском шельфе однозначно указывают на меловой возраст осадочного чехла под кайнозойской относительно маломощной толщей.

Встает вопрос о более древних (домеловых) толщах осадочного чехла в море Лаптевых или о так называемом промежуточном структурном этаже. Сейсмические материалы по морю Лаптевых показывают, что в краевых частях бассейна (губа Буор-Хая, Оленекский залив) осадочный чехол налегает на позднемезозойское складчатое основание [Виноградов, Драчев, 2000; Виноградов и др., 2004]. Представлению о продолжении на Лаптевский шельф осадочного чехла Сибирской платформы и обрамляющих ее прогибов (в частности, Енисей-Хатангского) [Геология..., 2004], противоречит сейсмический профиль вдоль Хатангского залива (рис. 6). Мощный осадочный чехол Енисей-Хатангского прогиба на Лаптевский шельф не прослеживается, сменяясь у мыса Цветкова на Таймыре акустическим (складчатым позднемезозойским) фундаментом [Виноградов, Драчев, 2000]. Эта линия раздела представляет передовой фронт поздних мезозоид, составляющих фундамент всего Лаптевского бассейна. Такой резкий раздел по латерали чехол-фундамент вряд ли можно объяснить влиянием Оленекского авлакогена на участке его окончания, то есть предельного вырождения.

Для доказательства промежуточного структурного этажа в море Лаптевых часто обращаются к структуре о. Котельного с его германотипной складчатостью [Государственная..., 1999]. Но это на самом деле ничего не доказывает. В Верхояно-Колымской складчатой системе к востоку от Верхоянского хребта известны обширные площади слабо дислоцированных толщ верхней перми и триаса. Применительно к о. Котельный важнее другое, а именно большое количество кислых и основных интрузивных массивов, выделяемых по аэромагнитным данным вокруг о. Котельный как на шельфе, так и на островах к востоку от него [Государственная..., 1999]. Площадь отдельных массивов достигает 600 км², глубина залегания от сотен метров до 5-7 км. Характер многих магнитных аномалий идентичен тем, что установлены над вскрытыми оловоносными гранитоидами о-ва Большой Ляховский. Шлиховые ореолы касситерита на островах восточнее Котельного до Новой Сибири включительно однозначно указывают на наличие оловоносных гранитоидов, характерных для Новосибирско-Чукотской складчатой системы. Вывод напрашивается вполне определенный: промежуточный структурный этаж осадочного чехла в районе о. Котельный весьма сомнителен.

Особенности структуры и условия формирования осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа

Структура осадочных бассейнов и составляющих их прогибов и впадин отражена на приводимых сейсмических профилях и геологических разрезах, построенных по линиям сейсмических профилей. На всех иллюстрациях обращает на себя внимание контрастная структура поверхности акустического фундамента, которая местами разбита на отдельные блоки. На достаточно коротком расстоянии перепады глубин поверхности фундамента в бортах депрессий осадочного чехла достигают 4-6 км, а в южном крыле Северо-Чукотского прогиба - 19 км.

В Лаптевском бассейне на сейсмическом профиле 87722 (рис. 5) видно резкое погружение юго-западного борта бассейна по системе ступенчатых блоков от 1 км до 6 км на протяжении 25 км. Контрастная структура бассейна в докайнозойском сейсмокомплексе следится на протяжении всего профиля. В структуре нижнего сейсмокомплекса усматривается несколько особенностей. Первая из них выражена в двухкратном уменьшении мощности верхних сейсмотолщ на поднятиях по сравнению с прогибами, что указывает на конседиментационный режим формирования структур. Вместе с тем, в нижней сейсмотолще в своде поднятия (ПК 2000-2200) фиксируется более чем двухкратное увеличение мощности по сравнению с крыльями. Характер сейсмозаписи несет в себе признаки глиняного диапиризма. Следовательно, во время развития бассейна фазы растяжения и конседиментационный режим роста структур сменялись фазами сжатия и нагнетания осадков в сводовые части поднятий. В этом состоит вторая особенность структурной эволюции бассейна. И, наконец, третья особенность относится к структуре поднятий. Наряду с широкими валообразными поднятиями присутствуют узкие гребневидные поднятия, разбитые сбросами, как это видно в северо-восточном окончании профиля (ПК 998-1198).

Восточно-Сибирская рифтогенная впадина весьма сходна по строению с Лаптевским бассейном. Ее структура изображена на геологических разрезах, один из которых представляет поперечное сечение впадины (рис. 7), а другой - диагональное и в северном окончании - продольное (рис. 8). В поперечном разрезе впадины выделяется осевой Мельвильский грабен, где мощность осадочного чехла достигает 10 км. Он представляет собой осевую структуру впадины, по обе стороны от которой намечается определенная симметрия в расположении поднятий и прогибов [Виноградов и др., 2004]. Западный борт впадины по сравнению с восточным является более контрастным. Здесь на расстоянии 25 км поверхность акустического фундамента погружается на 4 км. Рельеф этой поверхности сопоставим с континентальным склоном. Это находит подтверждение и в сейсмической записи на профиле, пересекающем западный борт впадины. В строении осадочной толщи западного борта отчетливо проявлена проградационная слоистость (рис. 9), характерная для структуры континентальных склонов. Во время формирования Восточно-Сибирской впадины существовал контрастный тектонический рельеф, обусловленный высокой геодинамической активностью с вероятным проявлением сейсмичности. Показателем такого тектонического режима являются крупные оползни в сейсмотолще мощностью более 1 км на западном склоне Барановского поднятия, у границы с Восточно-Сибирской впадиной (рис. 4).

Самой впечатляющей структурой осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа является Северо-Чукотский прогиб, в котором акустический фундамент следится на сейсмических профилях до глубины 20 км, а максимальная глубина его погружения предположительно составляет 22 км (рис. 10). В его осевой зоне по результатам двухмерного плотностного моделирования намечается «базальтовое окно». Слой верхней коры выклинивается на бортах прогиба и имеет повышенную среднюю плотность (2,7 г/см³). В осадочном чехле прогиба на сейсмических профилях установлены две ярко выраженные особенности его структуры: Андриановское поперечное поднятие в северном борту и мощная «осадочная линза» баррем-альбского сейсмокомплекса (нижнебрукского сейсмоподкомплекса американских исследователей [Grantz et ah, 1975; Thurston, Theiss, 1987]) в осевой зоне прогиба к западу от Андриановского поднятия.

Андриановское поднятие проявлено во всех доверхнемеловых сейсмокомплексах на субширотном сейсмическом профиле, по которому построен геологический разрез, представленный на рис. 11. Продолжение поднятия на север остается открытым из-за отсутствия сейсмических профилей, а его южное продолжение подтверждено вторым сейсмическим профилем, параллельным первому. Тем самым субмеридиональное простирание поднятия сомнений не вызывает. У осевой зоны Северо-Чукотского прогиба Андриановское поднятие затухает и сужается до 30 км, тогда как на север оно расширяется до 130 км и становится ярко выраженным. Это позволяет предполагать его продолжение и далее в северном направлении. Амплитуда поднятия по разным сейсмогоризонтам составляет 5-6 км, а перепад глубин их залегания между Центральной мульдой Северо-Чукотского прогиба и сводом Андриановского поднятия составляет 8,0-8,5 км.

В Центральной мульде прогиба мощность баррем-альбского сейсмокомплекса (нижнебрукского сейсмоподкомплекса) достигает 11,5 км [Государственная..., 2005], ранее американские исследователи [Grantz et al., 1975] оценивали мощность этих отложений в 10,5 км. Эта мощная «осадочная линза» резко контрастирует с аналогичными отложениями на Андриановском поднятии, где их мощность уменьшается до 3-4 км. В западном направлении баррем-альбский сейсмокомплекс прослежен сейсмопрофилями только до участка его максимальной мощности. Далее на запад сейсмические профили не продолжены. Не исключено, что и западный фланг «осадочной линзы» баррем-альба имеет такое же структурное ограничение, как и восточный.

Структурные особенности Восточно-Арктического шельфа проявлены, помимо бассейнов и прогибов, и в разделяющих их поднятиях.

Врангелевско-Геральдская гряда или система поднятий в центральной своей части разбита субмеридиональными сбросами, которые создают зону горстов и грабенов шириной 20-35 км. Ширина этой зоны в широтном направлении составляет 130-150 км. Крайнее западное звено зоны выделялось ранее по батиметрическим данным под названием желоб Геральда. Мощность осадочного чехла на горстах составляет менее 1 км, в грабенах она варьирует в пределах 1-2 км и в отдельных местах чуть более 2 км. Зона горстов и грабенов находится в той же меридиональной полосе, что и «осадочная линза» баррем-альбского сейсмокомплекса в Северо-Чукотском прогибе.

В Новосибирской системе грабенов и горстов отчетливо проступает различие западного и восточного склонов. Структура западного склона более контрастная, представляя сочетание многочисленных горстов и грабенов. Восточный склон нарушен единичными грабенами и в целом очень пологий. В осевой зоне Новосибирской системы выступает на поверхность складчатое основание. Осевая зона располагается на продолжении хр. Ломоносова, который представляет собой субмеридиональную горстовую структуру. В структуре западного склона хребта выделяются многочисленные и достаточно контрастные горсты и грабены. Восточный склон хр. Ломоносова достаточно пологий и осложнен редкими грабенами и горстами. Напрашивается вывод о сквозной единой структуре, выделяемой в океане, на шельфе и даже на прилегающей части материковой суши. Осевая зона Новосибирской системы продолжается в пределах Яно-Индигирской низменности в виде выступов складчатого основания, включающих несколько гранитоидных интрузий мелового возраста под названием Чохчуро-Чекурдахского ряда (рис. 1). Ранее осевая зона Новосибирской системы была выделена как Ломоносовско-Святоносская зона глубинных разломов [Виноградов и др., 1974].

В истории образования осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа, с привлечением данных американских исследователей, выделяются три этапа: позднедевонско-нижнемеловой (добарремский), нижне-верхнемеловой (с баррема) и кайнозойский.

В первый этап был сформирован элсмирский сейсмокомплекс, выделенный впервые американскими исследователями [Grantz et al., 1975; Thurston, Theiss, 1987]. Они подразделяют этот комплекс на нижнюю терригенную часть (группа Эндикот) и верхнюю карбонатно-терригенную (группа Лисберн). Группа Эндикот представляет, по-видимому, орогенную формацию каледонид, составляющих фундамент элсмирского сейсмокомплекса. Группа Лисберн включает, вероятно, несколько формаций эпиконтинентального шельфового бассейна. Главной особенностью элсмирского сейсмокомплекса является накопление его за счет сноса осадков с севера. Тем самым, на месте будущего Северного Ледовитого океана располагалась обширная континентальная область сноса.

Отложения, составляющие элсмирский сейсмокомплекс в российской части Восточно-Арктического шельфа, выделены в Северо-Чукотском и Жоховском прогибах. Единственный материал по условиям их формирования относится к северному крылу Жоховского прогиба, где мощность добарремских отложений осадочного чехла сокращается на склоне поднятия Де-Лонга. Последнее составляло, возможно, часть области сноса по отношению к элсмирским седиментационным бассейнам.

Несравненно больше информации по условиям формирования осадочного чехла в последующие этапы.

Второй, нижне-верхнемеловой (с баррема или апта) этап, начался сменой области сноса для осадочных бассейнов с северной на южную. Южная область сноса представлена, прежде всего, мезозоидами Северо-Востока России, вступившими в это время в орогенный этап развития. Интенсивный гранитоидный магматизм и формирование мощной континентальной коры во время становления орогена на суше оказываются в некотором противоречии с почти полным отсутствием соответствующих орогенных формаций в пределах континентальной части мезозоид. Это противоречие снимается после выявления на прилегающем арктическом шельфе бассейнов, заполненных мощными толщами меловых отложений. Подавляющая часть обломочного материала, сносимого из области позднемезозойского орогена, оседала в прогибах и впадинах шельфа.

Большая емкость осадочных бассейнов на шельфе обеспечивалась высокой скоростью проседания земной коры под этими бассейнами. Быстрое прогибание осадочных бассейнов создавало контрастный рельеф. В эти депрессии устремились реки из области орогена и их дельты контролировались положением впадин и прогибов. Так в Шелагской зоне впадин установлены дельтовые фации в меловых отложениях (рис. 12). Накопление осадков во время второго этапа носило лавинный характер. Скорость осадконакопления была на порядок выше по сравнению с последующим кайнозойским этапом. Проградационная слоистость и крупные оползни в отложениях второго этапа также свидетельствуют о лавинном накоплении осадков. Высокая геодинамическая активность, характерная для второго этапа, выразилась и в повсеместных пластических и разрывных деформациях соответствующих сейсмокомплексов. В этих условиях следует ожидать проявление повышенного теплового потока, учитывая относительную проницаемость земной коры под осадочными бассейнами.

О структурной позиции шельфа в системе материк-океан

Весь изложенный выше материал по структуре и геодинамическим условиям формирования осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа указывает на тесную связь его с мофоструктурами современного океана. Если проследить с востока на запад проявления таких связей, то мы должны отметить следующие положения (рис. 1).

Андриановское поперечное поднятие в Северо-Чукотском прогибе оказывается в одной меридиональной полосе с Чукотским куполом или краевым плато на континентальном склоне Чукотского шельфа. То и другое составляют по существу единую структурную зону.

Мощная «осадочная линза» нижнемеловых (баррем-альбских) отложений Северо-Чукотского прогиба находится в одной и той же меридиональной полосе с Чукотской котловиной океана (расположенной между поднятием Менделеева и Чукотским куполом) и Врангелевско-Геральдской зоной грабенов и горстов. Возникает вопрос о сквозной единой мощной зоне дробления (деструкции) земной коры в краевой части океана и на шельфе.

Остров Врангеля располагается в одном створе с южным флангом поднятия Менделеева, которое по существу может оказаться сквозной структурой океан-шельф. «Моментом истины» в этом вопросе станет выявление сейсмическим профилем в Северо-Чукотском прогибе поперечного поднятия в полосе поднятие Менделеева - о. Врангеля. Прогнозируемое поднятие должно быть в некоторой степени аналогично Андриановскому поднятию.

Далее на запад осевая зона Новосибирской системы грабенов и горстов сопоставляется с хребтом Ломоносова, о чем сказано выше. Примечателен тот факт, что в обширной Яно-Индигирской низменности только на южном продолжении этой зоны находятся выступы позднемезозойского складчатого основания с массивами нижнемеловых гранитоидов (Чохчуро-Чекурдахский ряд). Этот ряд следится на протяжении 100 км от шельфа в сторону низменности и в ней оканчивается. Напрашивается вывод о возникновении Чохчуро-Чекурдахской зоны поднятий под воздействием тектонических напряжений с севера, а не с юга.

И, наконец, Лаптевский бассейн, возникновение которого традиционно рассматривалось в результате спрединга в Евразийском суббассейне. Отсюда и возрастная датировка осадочного чехла (преимущественно кайнозой) Лаптевского бассейна соотносилась с возрастом магнитных аномалий в океане. Выше было показано, что кайнозойский сейсмокомплекс в Лаптевском бассейне занимает не более 10% от общей мощности осадочного чехла, а сам Лаптевский бассейн был сформирован в мелу (начиная с апта или баррема). Но вместе с тем совершенно очевидно, что Евразийский суббассейн в океане и Лаптевский бассейн на шельфе представляют собой звенья одной крупной структурной зоны. Отсюда возникает совершенно «крамольная» на первый взгляд мысль о структурном заложении Евразийского суббассейна одновременно с Лаптевским бассейном, а именно в середине раннемеловой эпохи.

В кратком виде история формирования структуры Восточно-Арктического шельфа в системе материк-океан представляется следующей. В раннемеловое время (барреме или апте) на месте будущего Северного Ледовитого океана началась деструкция континентальной земной коры, вызванная возникновением мощного Арктического плюма. Процессы деструкции охватили и весь будущий Восточно-Арктический шельф с образованием на нем контрастного тектонического рельефа. Специфика этого региона состоит в том, что деструктивные процессы на шельфе встретились с процессами формирования мощной континентальной земной коры на прилегающем материке Северо-Востока России. Все орогенные формации поздних мезозоид заполнили интенсивно проседавшие прогибы и впадины на шельфе. На рубеже мезозоя и кайнозоя мощный энергетический поток Арктического плюма сфокусировался на площади нынешнего Северного Ледовитого океана и обусловил возникновение последнего с окончательным оформлением его современной морфоструктуры. Сам же шельф вступил в стадию тектонического покоя, свидетельством чему служит почти не структурированная осадочная пластина кайнозоя, очень слабо дифференцированная по мощности. Морфоструктурное оформление современного океана в кайнозое, включая континентальный склон, в какой-то степени завуалировало структурные связи океана и шельфа. Тем не менее, при внимательном рассмотрении они выявляются, как было показано выше. С изложенных позиций положительные морфоструктуры океана (хребет Ломоносова, поднятие Менделеева, Чукотское плато) представляются элементами единой структурной области на доокеанической стадии развития и подходят под определение Ю.Е. Погребицкого как останцы оседания. В то время как хр. Гаккеля является новообразованием уже на океанической стадии развития, как и полосовые магнитные аномалии вдоль него.

Структурные, геодинамические, палеофациальные и геохимические предпосылки нефтегазоносности Восточно-Арктического шельфа России

Определяющая особенность строения осадочного чехла шельфа состоит в том, что подвергшийся умеренным деформациям меловой комплекс чехла оказался несогласно перекрытым практически недеформированным кайнозойским комплексом. При этом меловые отложения представлены чередующимися преимущественно песчаными и существенно глинистыми пачками, тогда как кайнозойская толща в нижней своей части (палеоцен-эоцен) сложена преимущественно глинистыми породами. Иными словами, под общей региональной кайнозойской покрышкой мощностью от первых сотен метров до одного км и даже более залегает структурный комплекс, в котором переслаиваются коллекторские и изолирующие (нефтегазоматеринские) толщи. При общей пологой деформированности меловых отложений и отсутствии таковой в кайнозойских образованиях возникают благоприятные условия для формирования залежей углеводородов не только в антиклинальных структурах, но и на моноклиналях, экранируемых толщей кайнозоя. Вероятность формирования и, соответственно, обнаружения стратиграфически экранированных залежей весьма велика. Это справедливо и для отложений элсмирского комплекса в Северо-Чукотском и Жоховском прогибах, на крыльях которых также наблюдается срезание нижних сейсмотолщ вышележащими (рис. 13).

К геодинамическим предпосылкам, как следует из вышеизложенного, можно отнести проявления лавинной седиментации; формирование проградирующих комплексов; контрастный рельеф фундамента осадочных бассейнов, предполагающий его блоковые подвижки, конседиментационный рост поднятий и образование глиняных диапиров; вероятные палеосейсмичность и повышенный тепловой поток. Все эти факторы в целом можно рассматривать как повышающие перспективы нефтегазоносности региона.

К палеофациальным (палеогеографическим) критериям нефтегазоносности мы относим проявление дельтовых фаций клиноформ в меловых отложениях, частую, быструю смену литофаций от песчаных до существенно глинистых (что предполагает широкое распространение литологических ловушек), а также значительное поступление в бассейн органического материала существенно наземного происхождения.

Наконец, к геохимическим предпосылкам нефтегазоносности следует отнести повышенные концентрации углеводородных газов в донных осадках на шельфах морей Лаптевых и Чукотского [Яшин, Ким, 2007] и битумопровления в различных интервалах разрезов на островах Восточно-Арктического шельфа [Геология..., 2004].

В своей совокупности изложенные данные свидетельствуют о необходимости скорейшего завершения регионального изучения восточного сектора арктического шельфа России, который представляет несомненный интерес в отношении нефтегазоносности. Доказательство промышленного масштаба нефтегазоносности стало бы мощным стимулом для подъема стагнирующего сегодня Северо-Востока Российской Федерации.

В заключение авторы рассматривают свою работу как дальнейшее развитие идеи Ю.Е. Погребицкого об Арктической геодинамической системе.

Список литературы

1.      Виноградов В.А., Гапоненко Г.И., Русаков И.М. и др. Тектоника Восточно-Арктического шельфа СССР. Тр. НИИГА.Т. 171. Л.: Недра, 1974. 144с.

2.      Виноградов В.А., Гусев Е.А., Лопатин Б.Г. Возраст и структура осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. Т. 203, вып. 5, СПб.: ВНИИОкеангеология, 2004. С. 202-212.

3.      Виноградов В.А., Драчев С.С. К вопросу о тектонической природе фундамента юго-западной части шельфа моря Лаптевых // ДАН. 2000. Т. 372, № 1. С. 72-74.

4.      Виноградов В.А., Лопатин Б.Г., Бурский А.З., Гусев Е.А., Морозов А.Ф., Шкарубо С.И. Основные итоги геологического картографирования масштаба 1:1 000 000 Арктического шельфа России // Разведка и охрана недр. № 6. М: Недра, 2005. С. 38-43.

5.      Геология и полезные ископаемые России. Т. 5, кн. 1. Арктические моря. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. 468 с.

6.      Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 9. Моря Советской Арктики / Под ред. И.С. Грамберга, Ю.Е. Погребицкого. Л.: Недра, 1984.280 с.

7.      Государственная геологическая карта РФ. Масштаб 1:1 000 000. Лист S - 53-55 (Новосибирские острова). Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 1999. 206 с. (Авторы Д.А. Вольнов, М.К. Косько, Б.Г.Лопатин).

8.       Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:1000 000. Лист S-57,58 - Восточно-Сибирское море. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2006. 51 с. (Авторы В.А. Виноградов, А.В. Зайончек, Б.Г.Лопатин и др.).

9.      Государственная геологическая карта РФ масштаба 1 : 1000 000. Лист S-1,2 - Чукотское море. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2005. 60 с. (Авторы В.А. Виноградов, С.А. Бондаренко, Ю.В. Горячев и др.).

10.  Драчев С.С. Тектоника рифтовой системы дна моря Лаптевых // Геотектоника. 2000. № 6. С. 43-58.

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

12.  Лазуркин Д.В. Структурная позиция и геологическое строение моря Лаптевых // Геол. характеристики литосферы Арктического региона. Вып. 2. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1998. С. 132-134.

13.  Хаин В.Е., Филатова Н.И. Основные этапы тектонического развития  Восточной Арктики // ДАН РФ. 2007. Т. 415, №4. С. 518-523.

14.  Яшин Д.С., Ким Б.И. Геохимические признаки нефтегазоносности Восточно-Арктического шельфа России // Геология нефти и газа. 2007. № 4. С. 25-29.

15.  Grantz A., Holmes M.L., Kososki B.A. Geologic framework of the Alaskan continental terrace in the Chukchi and Beaufort Seas // Canada’s continental margins and offshore petroleum exploration: Canadian Society of Petroleum Geologists Memoir 4. 1975. P. 669-700.

16.  Franke D., Hinz K. End Bericht uber die arbeiten der BGR zum project LAPSEIS: Untersuchungen zur Neotektonik in der Laptev-See, Ostsibirschen See und auf dem angrenzenden NE-Sibirischen Festland mit seismologischen Breitbanddaten // Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe. 1999. 122 s.

17.  Thurston D.K., Theiss L.A. Geologic report for the Chukchi Sea Planning Area, Alaska // United States Department of the Interior Minerals Management Service. Anchorage, Alaska, 1987.

18. Undiscovered Oil and Gas Resources, Alaska Federal Offshore (As of January 1995) // Sherwood K..W. (ed) / U.S. Minerals Management Service, OCS Monograph MMS 98-0054. 531 p.

Ссылка на статью:

Виноградов В.А., Горячев Ю.В., Гусев Е.А., Супруненко О.И. Осадочный чехол Восточно-Арктического шельфа России и условия его формирования в системе материк-океан. 60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане (под. ред. В.Л. Иванова). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2008, с. 63-78.