УДК 551
О ЧЕТВЕРТИЧНЫХ СЕЙСМОФАЦИЯХ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ПОДНОЖИЯ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА
© 2012 г. И. О. Мурдмаа, О. В. Левченко, Ю. Г. Маринова
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский проспект, 36; E-mail: murdmaa@mail.ru Поступила в редакцию 19.09.2011 г.
Сейсмоакустические профили высокого разрешения, полученные с помощью профилографов Parasound и SES-2000 deep в 26-м рейсе НИС "Академик Сергей Вавилов" (2009) вдоль подножий континентальных склонов Южной Америки, Северо-Западной Африки и Западной Европы, коррели-рованы с разрезами скважин глубоководного бурения. Дана литолого-фациальная интерпретация четвертичных глубоководных сейсмофаций гемипелагитов, отложений придонных течений (конту-ритов) и гравитационных осадочных потоков (турбидитов, пастообразных потоков). Выявлена доминирующая роль контуритов в формировании аккумулятивного шлейфа континентального подножия в условиях относительно малого поступления терригенного материала. Показано, что акустически стратифицированные сейсмофации отражают в этих условиях, как правило, переслаивание терригенных глинистых и биогенных известковых осадков, которое связано с ледниково-межлед-никовыми климатическими циклами плейстоцена.
В 2009 г. в 26-м рейсе научно-исследовательского судна (НИС) Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН "Академик Сергей Вавилов" (АСВ-26) в Атлантическом океане были проведены опытно-методические работы с новым высокоразрешающим сейсмоакустическим профило-графом SES-2000 deep [Левченко и др., 2009]. Маршрут экспедиции пролегал от порта Ушуайя (Огненная Земля) до Ла-Манша (рис. 1). На траверсе расположены 15 скважин глубоководного бурения, что позволило провести корреляцию сейсмоакустических профилей с разрезами верхней части осадочного чехла, вскрытыми скважинами. В экспедиции получены записи глубоководных сейсмофаций, интерпретация которых по данным бурения открывает новые возможности для фациального анализа четвертичных отложений Атлантики и изучения процессов осадкона-копления на ее континентальных окраинах. В данной работе приведены результаты анализа полученных сейсмоакустических профилей и изучения сейсмических фаций подножий континентальных склонов Южной Америки, Северо-Западной Африки и Юго-Западной Европы, а также сопряженных с ними подводных возвышенностей в диапазоне глубин воды 3—5 км.
Известно, что в пределах подножий склонов пассивных континентальных окраин в неоген-четвертичное время происходило интенсивное преимущественно терригенное осадконакопле-ние с участием гравитационных осадочных потоков разного типа — от оползней и потоков высокой плотности до турбидитов и пока еще слабо изученных нефелоидных потоков разбавленной сус-
пензии. Здесь же развита деятельность глубоководных придонных вдольсклоновых "контур-ных" течений, создающих на своем пути мощные тела тонкозернистых терригенных осадков ("контуритов"), именуемых дрифтами. Дж. Фожер с соавторами [Раи§еге8 е!а1., 1999] отмечают, что сейсмические характеристики турбидитов, составляющих основную часть гравититов, достаточно хорошо изучены, в отличие от сейсмофаций отложений придонных контурных течений (контуритов). Авторы указанной работы подчеркивают, что сейсмоакустические характеристики обоих типов отложений во многом сходны. Такое сходство приводило к недооценке роли контури-тов в структуре осадочной толщи подножий континентальных склонов, а в целом к ошибкам в оценке перспектив нефтегазоносности континентальных окраин и прилегающих глубоководных котловин.
За последнее время, прошедшее с момента публикации указанной работы, исследование отложений придонных течений существенно продвинулось вперед, с одной стороны, благодаря применению новой высокоразрешающей сей-смоакустической аппаратуры, а с другой — в результате корреляции сейсмоакустических профилей с разрезами колонок донных осадков [Баи§еге8 е! а1., 2002; Ьош-КеП е! а1., 2002; У1аппа, 2002 и др.].
В районе наших работ нет глубоководных конусов выноса (фэнов), сложенных многокилометровыми толщами турбидитов, и других отложений гравитационных потоков, поскольку отсут-
с.ш.
ю.ш—70° -60° -50° -40° -30° -20° -10° з.д.
Рис.1. Схема маршрута 26-го рейса НИС "Академик Сергей Вавилов".
1 — участки съемки с профилографом SES-2000 deep по маршруту рейса АСВ-26 (цифра и кружок — номер и положение профиля SES; линия — маршрут рейса); 2 — скважины глубоководного бурения DSDP и ODP; 3 — положение приведенных в статье фрагментов сейсмоакустических профилей Parasound и SES с соответствующим номером рисунка.
ствуют устья больших рек, выносящих огромные количества терригенного материала для их построения. Единственная многоводная река Парана впадает в залив Ла-Плата, где осаждается значительная часть выносимых ею терригенных частиц, и только небольшая доля тонкодисперсной взвеси попадает в область склона. К тому же исследуемые отрезки континентального подножия расположены в зонах аридного или субаридного климата у берегов с малыми величинами модуля денудации.
В настоящей статье рассмотрен вопрос об относительной роли трех главных составляющих процесса осадконакопления, действующего на континентальном подножии: гравитационных седимен-тационных потоков разной плотности, придонных вдольсклоновых (контурных) течений и фоновой гемипелагической седиментации.
МЕТОДИКА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ
Высокоразрешающая сейсмоакустическая съемка в рейсе АСВ-26 проводилась с использованием узколучевых параметрических эхолотов-профилографов: штатного судового Parasound и нового мобильного SES-2000 deep. Сейсмоаку-стическое профилирование с Parasound выполнялось почти по всему маршруту экспедиции на скорости судна ~ 9 узлов. Профилирование с SES-2000 deep на малом ходу судна (~5 узлов) проводилось избирательно на 27 коротких профиля при пересечении скважин глубоководного бурения и на нескольких участках маршрута (см. рис. 1). Снижение скорости не связано с техническими возможностями профилографа SES-2000 deep, а обусловлено условиями эксплуатации. На скоростях выше 5 узлов под антенной SES, установленной в открытой снизу судовой акустической шахте, турбулентными потоками создается "экран" из пузырьков воздуха, препятствующий распространению акустических волн.
В профилографах Parasound и SES реализован параметрический эффект нелинейной акустики. Их сложная антенна, состоящая из пластин с набором пьезоэлементов, излучает два незначительно отличающихся друг от друга по частоте высокочастотных сигнала в диапазоне 20—35 кГц (первичная частота). В результате интерференции из двух этих сигналов формируется разностный низкочастотный сигнал порядка 2—7 кГц (вторичная частота). Параметрический профилограф — двух-
канальная акустическая система, работающая в 2-х частотных диапазонах. Высокочастотный канал работает в диапазоне первичной частоты и используется как эхолот для измерения глубины воды. Низкочастотный канал, работающий в диапазоне вторичной частоты, осуществляет профилирование осадков под дном.
Различие двух этих систем — Parasound и SES — обусловлено временем их создания. Судовой профилограф Parasound, созданный немецкой компанией "Krupp Atlas Electronik" более 20 лет назад, является аналоговой системой. В новом про-филографе SES-2000 deep производства другой немецкой компании "Innomar Technologie GmbH" реализованы последние достижения цифровой техники и современного программного обеспечения. Основные технические характеристики про-филографов Parasound и SES-2000 deep, соответственно следующие: первичная частота (высокочастотный канал) 18—23.5 и 30—35 кГц; вторичные частоты (низкочастотный канал) 2.5— 5.5 и 2—7 кГц; эффективная электрическая мощность 70 и 80 кВт; ширина диаграммы направленности ±2.5° и ±1.5°; глубина исследования (проникновения) под дном до 100 и 200 м (в зависимости от типа осадков); вертикальное разрешение 0.5—1 м и до 15 см (в зависимости от режима и типа осадков).
Большая скорость промера SES-2000 deep, при котором сигнал излучается в несколько раз чаще, чем в Parasound, обусловила его существенно более высокую пространственную разрешающую способность. На записях Parasound выделяются сильные рефлекторы, характеризующие общую региональную структуру отложений, но на записях SES проявляются и более слабые промежуточные границы, подчеркивающие локальные флуктуации и мелкие неоднородности внутри осадков. Существенное повышение качества данных SES и репрезентативное представление результатов сейсмики обеспечивает также возможность создания оригинального пакета программ цифровой обработки ISE. На стандартных цветных разрезах SES, которые, к сожалению, не могут быть приведены в данной статье, все детали внутренней структуры осадочной толщи проявляются ещe выразительнее.
СЕЙСМОФАЦИИ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ПОДНОЖИЯ ЮЖНОЙ АМЕРИКИ
В 26-м рейсе НИС "Академик Сергей Вавилов" получены протяженные профили Parasound
и короткие профили SES на континентальном склоне от выхода из залива Ла-Плата до подножия склона, в нижней части восточного склона возвышенности Рио-Гранде и в канале Вима до предполагаемого дрифта на выходе из канала в Бразильскую котловину, подобного расположенному западнее контуритовому фэну Вима [Faugeres et al., 2002], и далее через скважину 515 (см. рис. 1). В данной статье мы не рассматриваем результаты, полученные в самой глубоководной Бразильской котловине северо-восточнее этой скважины; они будут обсуждаться в другой работе.
Подножие Уругвайско-Бразильского континентального склона в интервале глубин от 3000 м до 4000 м было косо пересечено профилем Parasound в северо-восточном направлении (рис. 2а), а на коротком участке (около 1 км) параллельно получена качественная запись SES (см. рис. 2б). На обоих профилях (с проникновением на глубину примерно 40—50 м ниже поверхности дна) видна полого наклонная, параллельно стратифицированная толща осадков, слагающих аккумулятивный шлейф подножия континентального склона. На записи Parasound в разрезе верхней части осадочной толщи выделяются две пачки (0—12 м и 22—30 м) с сильными внутренними рефлекторами, раздел
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.