Изучение структуры рельефа и осадочной толщи морского дна

Лаборатория сейсмостратиграфии

Изучение структуры осадочной толщи и рельефа дна с помощью геофизических методов с целью анализа развития современных и прошлых природных обстановок

Рельеф морского дна формируется в результате непрерывного, исторически обусловленного развития экзогенных, эндогенных и, в ряде случаев, антропогенных процессов. Эндогенные факторы (структуры), предопределяют распространение наиболее крупных элементов морского дна: впадин, возвышенностей, желобов, иногда отдельных форм рельефа, связанных с выходами на поверхность морского дна выступов коренных пород в виде гряд. Экзогенные факторы создают аккумулятивные, эрозионные, экзарационные и другие формы субаэрального и субаквального рельефа меньшего размера.

Одним из ключевых участков исследований является шельф российской Арктики, где в четвертичном периоде происходили неоднократные понижения и повышения уровня океана, связанные с глобальными изменениями климата и развитием оледенений в холодные эпохи.

В плейстоцене амплитуда колебаний уровня моря достигала около 100-130 м, а районах тектонического погружения (например, баренцево-карский шельф) до 150-160 м. Таким образом, практически вся площадь арктического шельфа являлась ареной широкомасштабных экзогенных преобразований. Следы последнего регрессивно-трансгрессивного цикла встречаются практически повсеместно в виде реликтовых дельт, речных русел, аккумулятивных затопленных береговых форм, подводных террас и т.д.

С регрессивными этапами развития рельефа связаны существенная переработка донных осадков гидрогенными (преимущественно волновыми и флювиальными) процессами, а также формирование экзарационных и эрозионно-аккумулятивных ледниковых, волновых аккумулятивных и абразионных, эоловых и других положительных и отрицательных скульптурных форм рельефа.

Последнее оледенение оставило свои следы преимущественно на западной части шельфа Российской Арктика, тогда как его восточная часть была почти осушена и свободна от покровного ледника. Благодаря ледниковой экзарации существенные изменения претерпели первично тектонические и эрозионные формы рельефа, что привело к формированию или унаследованному развитию фиордовых, фиардовых и шхерных берегов, а на шельфе - подводных фиордовых долин, окраинных желобов и т.д. Характерными признаками этих образований является переуглубленность, наличие порогов, боковых и напорных морен.

В настоящее время все структурные формы, за редким исключением, перекрыты мощным осадочным чехлом (аккумулятивный чехол облекания). Главными поставщиками осадочного материала являются: твердый сток рек, абразия берегов и торрентогенный перенос (перенос течениями). В результате рельеф шельфа не является стабильным и меняется со временем.

Подобные морфологические изменения будут продолжаться в будущем. В условиях потепления климата, некоторые природные процессы будут усиливаться, а некоторые наоборот ослабевать. Из этого следует, что при изучении рельефа шельфа необходимо проводить комплексный анализ современных и древних экзогенных процессов совместно с их структурно-геологической принадлежностью.

Исследование рельефа и структуры морского дна и создание концепции их развития должно являться приоритетным направлением национальной морской политики Российской Федерации и морской доктрины, которые должны служить основой для принятия решения в области морской деятельности на всех уровнях.

В части работ по этому направлению было выполнено следующее:

Заложены основы для изучения внутренней структуры и условий залегания основных генетических типов глубоководных четвертичных донных отложений Атлантического океана вдоль субмеридиональных геотраверзов.

В основе разрабатываемой методики сейсмофациального анализа литолого-стратиграфическая интерпретация выделенных типовых акустических образов (сейсмофаций) в ключевых точках сейсмоакустического профиля, которая производится на основе корреляции с отобранными колонками осадков.

Прямая корреляция разрезов, вскрытых колонками или скважинами глубоководного бурения, пересеченными сейсмическим профилем, позволяет раскрыть механизмы осадконакопления, приводящие к формированию сейсмофаций. Рассмотрены критерии распознавания сейсмофаций контуритов и их отличия от сейсмофаций турбидитов, которые до сих пор не разработаны.

seismostr 1

Рис. 1-1. Сейсмофация контурита с прослоем турбидита на подножии континентального склона п-ова Новая Шотландия. (А) фрагмент профиля SES, показывающий серию осадочных волн; (Б) корреляция разреза колонки АИ-2556 (40.7°с.ш., 61.3°в.д.) и кривых физических свойств осадков с сейсмоакустическим профилем, полученным в дрейфе судна на станции.
Обозначения на рис. Б): Т - текстура осадка; Ф - интервалы отбора пилотных проб для микропалеонтологического анализа; С - предварительное стратиграфическое расчленение колонки по планктонным фораминиферам: ИКС - изотопно-кислородные стадии, Т1-терминация 1; Турб - турбидитный циклит; В - влажность осадка (по данным измерений сверхвысокочастотным резонансным влагомером СВР-6М); П - плотность влажного осадка, определенная методом режущего кольца.
Условные обозначения: 1 - ил нано-фораминиферовый известковистый, 2 - песок, 3 - глина, 4 - силтово-глинистый ил, 5 - перерыв, эрозионный контакт, 6 - резкий контакт, 7 - постепенный переход, 8 - гомогенная текстура, 9 - биотурбация, 10 - градационная текстура, 11 - гидротроилит, 12 - диатомеи и радиолярии.

На большей части сейсмоакустического профиля вдоль континентального подножия Бразилии и Уругвая прослеживаются сейсмофации контуритов, представляющие собой полого волнистый рельеф с выдержанным параллельно-стратифицированным акустическим разрезом.

Верхние слои этих отложений, на основании прямых геологических исследований, представлены терригенными песчано-глинистыми контуритами, о чем свидетельствуют многочисленные прослои хорошо сортированного тонкозернистого песка-крупного алеврита, без признаков градационной текстуры, чередующиеся со слабо известковистым силтово-глинистым илом. Песчаные прослои указывают на периодическое усиление придонного контурного течения во время последнего оледенения (по предварительным данным фораминиферового анализа).

На северо-западе Аргентинской котловины оконтурена область распространения волнообразных осадочных тел высотой до 60 м (поле осадочных волн). Сделано предположение, что эти осадочные волны образовались в результате совместного действия придонных течений Антарктических вод и приливно-отливных процессов. Выявлено, что осадочные волны в северной части поля погребены под толщей акустически стратифицированных осадков.

По данным изучения литологических колонок обнаружено, что во время последней дегляциации в захороненной части поля осадочных волн доминировало нормальное гемипелагическое осадконакопление. Выдвинуто предположение, что захоронение волн связано с интенсивным осадконакоплением в центре крупного круговорота, образованного возвратной ветвью течения придонных Антарктических вод. Установлено, что поле этих гигантских осадочных волн покрывает поверхность крупного дрифта на вершине плато Санта Катарина.

У подножья уступа плато Сан-Паулу на границе Аргентинской и Бразильской котловин выявлена эрозионно-аккумулятивная контуритовая система, образованная придонными течениями Антарктических вод. Система включает в себя крупный дрифт, отделенный каналом от уступа плато и две террасы, предположительно приуроченные к областям высоких градиентов плотности воды.

В работе приводится описание общей геометрии эрозионных и аккумулятивных форм по данным сейсмопрофилирования. Обнаружен крупный контуритовый дрифт в абиссальной части Бразильской котловины к северу от поднятия Риу-Гранди. Колонка, отобранная с вершины дрифта, вскрыла разрез кокколитово-фораминиферовых илов. Угловые несогласия в акустической структуре дрифта и стратиграфические перерывы, выявленные в колонке, свидетельствуют о периодах интенсификации придонных течений Антарктических вод и активной эрозии дна.

Выполненная интерпретация данных детальной батиметрической съемки (оборудование: мультибим и многоканальное сейсмическое профилирование), полученных при участии О.В.Левченко на 7 полигонах (рейс #KNOXRR06 американского ИС «Роджер Ревел») и обработанных совместно с Ю.Г. Мариновой, существенно дополнила представления о структуре осадочного чехла хребта Девяностого градуса.

Изменения в морфологии хребта в районе ~ 7ºю.ш. и 15 ºю.ш., по-видимому, явилось результатом глобальной перестройки режима источника магматизма на соответствующих временных рубежах. Характер деформаций осадочного чехла предполагает три этапа тектонической активности в пределах хребта в палеоцене, эоцене и позднем миоцене.

Показано, что заложившийся изначально по трансформному разлому хребет Девяностого градуса затем развивался таким образом, что решающую роль играли уже не сдвиговые смещения, а интенсивное растяжение как в широтном, так и меридиональном направлении. Можно говорить о косвенных признаках молодого внутриплитного вулканизма на последнем этапе, который, по-видимому, продолжается до настоящего времени, судя по высокой современной сейсмической активности.

Предварительно можно говорить о сложном генезисе хребта Девяностого градуса в результате магматизма горячей точки Кергелен в пределах существовавшей гигантской меридиональной разломной зоны, осложненного процессами серпентинизации.

seismostr 2Рис. 1-2. Молодые вулканы и разломы в осадочном чехле хребта Девяностого градуса. Слева вверху положение профилей в районе СКВ 253, легенда: 1- положение сейсмических профилей; 2- разломы; 3-положение проинтерпретированных сейсмических разрезов; 4- скв. 253.
Рисунки А), Б), В) - сейсмические профили: меридиональные - (а) с молодыми вулканами и (в) с многочисленными сбросами в осадочном чехле, (б) - СЗ-ЮВ простирания с тектоническим эскарпом и вулканической постройкой на его верхнем борту. Легенда к рис А), Б), В): 1-3 - разломы: 1 - поздний мел-палеоцен; 2 - палеоцен-эоцен; 3 - поздний миоцен-квартер; 4- основные несогласные границы: Э - эоценовая и М - позднеемиоценовая; 5 - молодое магматическое образование.

В последние годы основными районами работ ИО РАН являлись мелководные районы северной части Каспийского моря, а также шельф российских морей Северного Ледовитого океана. Конкретные объекты, подлежащие обследованию, в основном представляли собой либо площадки под установки бурового и вспомогательного оборудования, либо протяженные трассы для последующей прокладки по ним нефтегазовых трубопроводов.

Наиболее крупным успешно завершенным проектом ИО РАН явились проведенные в северном Каспии комплексные инженерно-геофизические исследования вдоль трассы нефтегазопроводов от месторождения им Ю.Корчагина до выхода трасс на берег Калмыкии и непосредственно на площадках для установки буровых платформ (месторождение им. Ю.Корчагина и месторождение им. В.Филановского).

Результатом проведенных работ явились крупномасштабные батиметрические карты, магнитометрические и гидролокационные планы (мозаики) дна акватории с идентификацией и координатной привязкой всех представляющих опасности и расположенных на дне, а также заглубленных объектов. К настоящему времени установленная на площадке им. Ю.Корчагина с учетом проведенных ИО РАН работ стационарная буровая платформа осуществляет промышленную добычу нефти и газа.

Сотрудниками ИО РАН проводились промерные работы и пробоотбор грунтов вдоль судоходного русла Волго-Каспийского канала. В связи с проблемой постоянного обмеления русла канала эти работы представлялись весьма важными и, даже, основополагающими для оптимальных решений при проведении дноуглубительных работ.

Комплексные исследования с использованием высокоразрешающей сейсмики и других сопутствующих методов, проводившиеся в 2011 - 2012 гг. Институтом океанологии им.П.П.Ширшова совместно с сотрудниками Дальневосточного научного центра РАН, позволили идентифицировать и оконтурить в море Лаптевых экстремально большие зоны эмиссии метана со дна моря.

Проблемы эмиссии метана со дна морей Российского сектора Северного Ледовитого океана являются чрезвычайно актуальными особенно в настоящее время в свете проблемы глобального потепления климата в северных регионах. Кроме того, были отмечены следы экзарационного воздействия дрейфующих ледяных полей и айсбергов на дно на экстремальных для этих районов глубинах (порядка 70м).


Результаты всех перечисленных работ опубликованы в рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах, неоднократно докладывались на Российских и международных научных симпозиумах и конференциях.

  • Krishna K.S., Abraham H., Sager W.W., Pringle M.S., Frey F., Gopala Rao D. Levchenko O.V. Tectonics of the Ninetyeast Ridge derived from spreading records in adjacent oceanic basins and age constraints of the ridge // Jorn.Geoph.Res. 20112. V.117. B04101, 19 PP., 2012 doi:10.1029/2011JB008805.
  • Levchenko O.V., Roslyakov A.G. Cyclic sediment waves on western slope of the Caspian Sea as possible indicators of main transgressive/regressive events// Quaternary International. 2010. V.225, pp. 210-220.
  • Nikiforov S., Byshev V, Ogorodov S, Putans V Modern climate trends and possible changing of Arctic coastal zone (Russian sector) // Tundras: Vegetation, Wildlife and Climate trends, Nova Science Publishers, Inc., NY, ISBN: 978-1-60876-588-1, 2010, P. 111 - 129
  • Nikiforov S., Pavlidis Yu, Koshel' S. Past Seabed Environments. Seabed Morphology of the Russian Arctic Shelf, Ed: S.Nikiforov, series Oceanography and Ocean Engineering, Nova Science Publishers, Inc., NY, ISBN: 978-1-61668-509-6, P.1-14, 2010.
  • Sager W.W., Paul C.F., Krishna K.S., Pringle M., Eisin A.E., Frey F.A., Gopala Rao D., Levchenko O. Large fault fabric of the Ninetyeast Ridge implies near-spreading ridge formation// Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37, L17304, doi:10.1029/2010GL044347.
  • Seabed Morphology of the Russian Arctic Shelf, Editor: S.Nikiforov, series Oceanography and Ocean Engineering, Nova Science Publishers, Inc., NY, ISBN: 978-1-61668-509-6, P.1-202, 2010.
  • Yutsis V., Krivosheya K., Levchenko O. et al. Bottom topography, recent sedimentation and water volume of the Cerro OPrieto Dam, NE Mexico // Geofisica Internacional. 2014. V.3. №1. P.27-38.
  • Ананьев Р.А., Дмитревский Н.Н., Росляков А.Г., Леончик М.И., Хортов А.В. Геолого-геофизические исследования Атлантического океана по результатам 37 рейса НИС «Академик Иоффе». // 9-я международная конференция «Геленджик-2012. Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения», г.Геленджик, 7-10 июня 2012 г.
  • Дмитревский Н.Н. Комплексные инженерно-геологические изыскания института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в акваториях морей Российской Федерации (опыт работ за последние 10 лет) // Международная конференция "Инжиниринг & Телекоммуникации - En&T 2014", Москва, 26-28 ноября 2014 г.
  • Дмитревский Н.Н., Ананьев Р.А., Либина Н.В., Росляков А.Г. Сейсмоакустические исследования верхней осадочной толщи и рельефа морского дна в морях восточной Арктики в 57-м рейсе НИС «Академик Лаврентьев»// Океанология. 2012.Т.52. №4.С.617-620.
  • Дмитревский Н.Н., Ананьев Р.А., Росляков А.Г., Мелузов А.А., Геолого-акустические исследования в море Лаптевых в рейсе судна «В. Буйницкий» // Океанология, Т.54, №1, 2014, С.128-132.
  • Левитан М.А., Левченко О.В., Мурдмаа И.О. и др. История седиментации в Ис-фьорде (Западный Шпитцберген)// Литология и Полезн.Ископаемые. 2008. №6, с.578-600.
  • Левченко О.В. Непрерывное высокоразрешающее сейсмопрофилирование вдоль трансатлантического разреза Роттердам (Голландия) - Монтевидео (Уругвай) (40-й научно-исследовательского судна «Академик Иоффе») // Океанология. 2014. Т.54. № 2. С.286-288.
  • Левченко О.В. Применение узколучевых параметрических профилографов SES для мониторинга подводных трубопроводов // Теория сейсморазведки. 2007, №1, с.90-94.
  • Левченко О.В., Мурдмаа И.О., Иванова Е.В. и др. Новые результаты сейсмофациального анализа четвертичных отложений Западной Атлантики // Доклады Академии Наук, 2014, Т.458, №4. С.480-485.
  • Левченко О.В., Сэгер В.В., Фрей Ф.А. и др. Новые геолого-геофизические данные о строении Восточно-Индийского хребта// Доклады Академии Наук, 2010, т.434, №1, с.120-125.
  • Левченко О.В., Вержбицкий В.Е. «Детальное структурно-тектоническое картирование внутриплитных деформаций в центре Индийского океана» // Океанология, 2000. Т.40. № 1, с. 114-124.
  • Левченко О.В., Вержбицкий В.Е., Лобковский Л.И. Структуры подводного оползания в неоплейстоценовых отложениях западного склона Дербентской котловины Каспийского моря // Океанология. 2008. Т.48. №6, с.927-935.
  • Левченко О.В., Гайнанов В.Г., Мерклин Л.Р., А.С.Поляков, А.Г.Росляков. Новые данные о сейсмостратиграфии и процессах седиментогенеза на западном склоне Среднего Каспия // Доклады Академии Наук. 2006. Т.411, №5.
  • Левченко О.В., Лобковский Л.И. «Геофизические исследования в Персидском заливе (41-й рейс научно-исследовательского судна «Профессор Штокман», 21 января-5 июня 1999 г.)»// Океанология. 2000. Т.40. № 4, с. 636-638.
  • Левченко О.В., Матвеенков В.В., Волокитина Л.П. Новые представления о формировании скоплений углеводородов в северной части Индийского океана// Доклады Академии Наук, 2010, т.433, №5, с.658-661.
  • Левченко О.В., Росляков А.Г., Поляков А.С., Зверев А.С., Мерклин Л.Р.Новые данные об осадочных волнах на западном континентальном склоне Каспийского моря // Доклады Академии Наук, 2008, т.420, №4, с.537-542.
  • Левченко О.В., Сборщиков И.М., Маринова Ю.Г. Тектоника хребта Девяностого градуса // Океанология. 2014. Т.54. № 2. С.252-266.
  • Левченко О.В., Щербаков Ф.А. «Приливно-отливные формы мезорельефа и структура донных осадков восточной части Белого моря (по данным высокоразрешающей сейсмоакустики)» // Доклады Академии Наук. 2000. Т.372. № 6, с. 796-800.
  • Мурдмаа И.О., Левченко О.В., Маринова Ю.Г. О четвертичных сейсмофациях континентального подножия Атлантического океана// Литология и полезные ископаемые. 2012. № 5. С.427-450.
  • Никифоров С.Л. Рельеф шельфа российской Арктики // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук, М., 2006, 42 С.
  • Павлидис Ю.А., Никифоров С.Л. Обстановки морфолитогенеза в прибрежной зоне Мирового океана. М., Наука, 2007, 437 С.
  • Павлидис Ю.А., Никифоров С.Л., Огородов С.А., Тарасов Г.А. Печорское море: прошлое, настоящее, будущее // Океанология, т.47, №6, 2007, С.927-939
  • Павлидис Ю.А., Никифоров С.Л., Леонтьев И.О., Рахольд Ф., Григорьев М.Н., Разумов С.Р., Васильев А.А. Генеральная прогнозная схема развития прибрежных зон арктических морей Евразии в XXI веке // Океанология, №1, том 47, 2007, С.129-140.
  • Рогинский К.А., Дмитревский Н.Н., Ананьев Р.А., Левченко О.В., Мелузов А.А., Мутовкин А.Д. Сейсмоакустические исследования в районе Голубой бухты (Черное море) на НИС «Ашамба». // Океанология, Т.54, №5, 2014, С.712-714.
Вы находитесь здесь:Главная/Направления научных исследований/Геологическое направление/Лаборатория сейсмостратиграфии/Изучение структуры рельефа и осадочной толщи морского дна
Top

 

TPL_A4JOOMLA-WINTERLAKE-FREE_FOOTER_LINK_TEXT