ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 5, с. 665-678
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.35(268.56)
ВОЗМОЖНЫЕ УСЛОВИЯ И ВРЕМЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКМАРКОВ ЧУКОТСКОГО ПЛАТО
© 2014 г. А. С. Астахов1, В. С. Маркевич2, А. Н. Колесник1, Ван Рудзян3, В. В. Кононов4, М. С. Обрезкова1, А. А. Босин1
1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
e-mail: astakhov@poi.dvo.ru 2 Биолого-почвенный институт ДВО РАН, Владивосток, Россия e-mail: markevich@ibss.dvo.ru 3 Университет Тонджи, Шанхай, Китай 4 Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток, Россия
e-mail: kononov46@mail.ru Поступила в редакцию 07.02.2013 г., после доработки 27.07.2013 г.
При изучении донных осадков, накопившихся за последние 60—65 тыс. лет в воронках покмарков Чукотского плато в Северном Ледовитом океане, выявлено, что состав отложений и их литострати-графия в общем виде подобны фоновым районам. Специфической особенностью является наличие прослоев и горизонтов осадков с признаками гравитационного перемещения, карбонатной минерализацией, признаками накопления в условиях сероводородного заражения. Микропалеонтологические остатки в осадках покмарков, накопившихся в ледниковые периоды, представлены переотложенными формами, характеризующими палеозойские, мезозойские и кайнозойские отложения, эпизодически обнажавшиеся в бортах. Сделан вывод, что формирование покмарков связано с действием пульсирующих флюидных потоков. Последний этап активной дефлюидизации, во время которого сформировался современный рельеф покмарков, имел место в период 35—20 тыс. лет назад.
DOI: 10.7868/S0030157414040029
ВВЕДЕНИЕ
В ходе происходящего в последние десятилетия освоения нефтегазовых месторождений шельфа и более глубоких морских акваторий начали активно изучаться опасные геологические процессы, связанные с фокусированной разгрузкой на морское дно флюидов из осадочного чехла. Признаками этих процессов являются специфические формы донного рельефа и структуры осадочного чехла: покмарки ("оспины"), грязевые вулканы, газовые трубы, кластические дайки и др. Именно они, благодаря увеличению возможностей технических средств геоморфологических и сейсмических исследований, явились основным объектом изучения для понимания потоков флюидов в осадочных бассейнах [23].
Покмарки (округлые или эллиптические депрессии) считаются признаками фокусированного выхода на морское дно флюидных потоков, представленных углеводородами, седиментаци-онными водами, биогенным метаном и продуктами разложения газогидратов [15, 19, 22, 23]. Большинство из них представлено относительно небольшими воронками диаметром от первых до десятков метров и глубиной от десятков сантиметров до первых метров, образовавшимися в
илистых осадках, обогащенных органическим углеродом, за счет взрывообразного выхода биогенного или газогидратного метана и иловых вод [7, 19, 22, 23]. Крупные воронки диаметром до километра и глубиной до нескольких десятков метров формируются длительное время и обычно приурочены к узлам полигональной сети разломов в осадочном чехле. Для объяснения условий их образования привлекаются данные по колебаниям уровня моря, дегидратации и дегазации осадочного чехла, периодичности формирования поверхностных газогидратов, поступления термогенного метана и другим источникам флюидов [19, 23]. Для некоторых углеводородных бассейнов наличие покмарков часто считается признаком продуктивной углеводородной провинции [19, 23].
Зачастую к покмаркам относятся кальдеры обрушения и депрессии, вызванные процессами, связанными с грязевулканической деятельностью [23], что в принципе также попадает под определение покмарков как специфических форм, связанных с дефлюидизацией осадочного чехла. Нельзя исключать и возможность формирования таких форм в результате термокарстовых или, даже, карстовых процессов. Несмотря на наличие многочисленных публикаций, освещающих, в основном, морфологию этих образований
и структуру осадочного чехла под ними, генезис покмарков многих районов Мирового океана остается дискуссионным. Особенно это относится к наиболее крупным воронкообразным формам. Очень важным является оценка современного состояния покмарков, как части активной флюидной системы, и прогноз ее дальнейшей эруптивной деятельности. Наиболее перспективным направлением для решения этих задач представляется изучение донных осадков, накопившихся внутри воронок в процессе из образования [26].
Объектом изучения в данной работе явились донные воронки, подобные покмаркам, выявленные на борд ер ленде Чукотского моря (рис. 1) в 2003 г. при проведении съемки многолучевым эхолотом на ледоколе "Хили" [25]. В 2009 г. в экспедиции на НИС "Профессор Хромов" были проведены ограниченные геологические и геофизические работы в этом районе [1, 10]. Полученные данные пока не могут дать однозначного ответа о природе воронок, причинах их формирования и локализации в этом районе. По сейсмоакустическим данным и прямыми измерениями было установлено, что в осадках и придонных водах отсутствуют признаки современной дефлюидизации через днища воронок [10], и эти структуры находятся в "спящем", согласно терминологии Джада и Ховланда [23], состоянии. Для выявления условий и времени формирования данных структур требуется более детальное изучение полученных материалов, прежде всего колонок донных осадков.
ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА
Поле покмарков располагается на южном фланге Чукотского плато, представляющего собой отчетливо выраженную террасу (погруженный шельф) с глубинами 400—600 м. Плато является составной частью бордерленда Чукотского моря, сформировавшегося в кайнозое в результате рифтогенной деструкции континентальной земной коры. Помимо Чукотского плато основными морфоструктурами бордерленда являются хребет Норсвинд, хребет Менделеева и разделяющие их кайнозойские рифтогенные бассейны Чарли и Норсвинд [16]. Бассейн Норсвинд представляет собой систему отдельных грабенов и разделяющих их поднятий сложной конфигурации. На продолжении одного из таких грабенов, но уже в пределах окраины Чукотского плато и располагается поле покмарков (рис. 1). Оно приурочено к вершине куполообразного поднятия, осложненного на севере и юго-западе более мелкими поднятиями (рис. 2). По периферии их в отдельных случаях прослеживаются вытянутые углубления, подобные " рвам проседания" на воздымающихся антиклинальных или, например, грязевулканических куполах. В северной части
участка отдельные покмарки образуют кольцевую структуру [10, 25]. На одном из участков этого кольца они расположены по периферии близко друг к другу, образуя единый желоб, вероятно, разлом, по которому произошло вертикальное смещение с амплитудой около 40 м. В юго-западной части района по данным съемки многолучевым эхолотом выделены крупные впадины диаметром несколько километров с выположенным днищем [25].
Сведения о геологическом строении района покмарков и составе пород, слагающих его основание, весьма ограничены. Известно, что на склонах хребта Норсвинд и восточной части Чукотского плато выходят осадочные отложения, относимые к двум стратиграфическим горизонтам [8]. На хребте Норсвинд Гранцем с коллегами [20] обнаружены обломки известняков с фауной нижнего и верхнего палеозоя. Отложения этого же возраста на хребте Менделеева включают также доломиты и кварцевые песчаники. По составу и стратиграфическому положению эти отложения могут быть сопоставлены с нижнеэлсмирским горизонтом (карбон—средняя пермь), широко распространенным на шельфе Чукотского моря, северном склоне Аляски, о. Врангеля [16]. Выше на хребте Норсвинд залегают нерасчлененные мезозойские отложения, представленные темноцветными алевритистыми аргиллитами и мелкозернистыми песчаниками с остатками форамини-фер, пелеципод и конодонтов, среди которых определены руководящие формы разных стратиграфических уровней триаса, юры и мела [20]. На этом же участке обнаружены формы самых верхов поздней перми, что дает основание предполагать согласное взаимоотношение мезозойских и палеозойских отложений. Мощность мезозойских отложений хребта Норсвинд предположительно составляет первые сотни метров [8]. На восточном склоне Чукотского плато в районе пок-марков она уменьшается, а на западе Чукотского плато и хребте Менделеева отложения этого возраста не установлены. На шельфе Чукотского моря и северном склоне Аляски им соответствует, вероятно, терригенная толща, включающая верх-неэлсмирский, рифтовый и нижнебрукинский комплексы (верхняя пермь—верхний мел).
Поверхность Чукотского плато покрыта относительно маломощным (предположительно первые десятки метров) кайнозойским осадочным чехлом, состав которого не изучен. На других поднятиях Северного Ледовитого океана он представлен глинами с прослоями диатомовых отложений и песков [8].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Изучались колонки донных осадков, полученные в 2009 г. в экспедиции на НИС "Профессор
80° с.ш.
79°
78°
77°
76°
75°
74°
73°
72°
71°
70°
69°
68° Н
67° -I 175° в.д.
75°
180°
175°
170°
165°
160°
155°
150° з.д
Рис. 1. Рельеф, основные морфоструктуры бордерленда Чукотского моря и местоположение района работ (прямоугольник). Треугольниками показаны колонки, использованные для литостратиграфической корреляции [28, 30, 33]. Квадратом обозначен район отбора колонок 2009 г. в ходе экспедиции на НИС "Профессор Хромов". На врезке: схематическая геологическая карта района (по [8]): 1 — разломы; 2 — плиоцен-четвертичные отложения: пески, илы; 3 — верхнемеловой-кайнозойский осадочный чехол: преимущественно глинистые отложения; 4 — мезозойские песчано-глинистые отложения; 5 — палеозойские отложения нерасчленненые: кварцевые песчаники, доломиты, известняки; 6 — рифейские кварцито-песчаники, кварцевые песчаники, доломиты.
Хромов", выполнявшейся по российско-американской программе мониторинга Арктики "RUSALCA". Колонки отобраны в пределах трех воронок (рис. 2), преимущественно на их склонах. Наиболее близко к днищу одной из воронок получена колонка 12, которая и явилась основным объектом исследований.
Определение химического состава осадков осуществлялось с по
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.