Научная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ
Апрель 2003 года, Секция ГЕОЛОГИЯ,
Подсекция: Актуальные проблемы инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических исследований и возможности их решения современными геофизическими методами.

Сейсмоакустические исследования следов глобальных оледенений в Баренцевом и Карском морях.

В.Г. Гайнанов¹ и А.С.Зверев².

¹ Геологический факультет МГУ,
² Географический факультет МГУ.

High-resolution seismic research of global glaciation traces in the Barents and Kara seas.

V.G. Gainanov¹ and A.C. Zverev².

¹ Geological faculty of MSU,
² Geographical faculty of MSU.

Summary.

Preliminary results of high-resolution seismic survey in the Barents and Kara seas are discussed.

Аннотация.

Обсуждаются результаты сейсмоакустических исследований с электроискровым источником в Баренцевом и Карском морях. Отработано около 3500 км профилей, по которым получены временные разрезы с высоким разрешением (около 3-5 м) и достаточно большой глубинностью ( 100-200 м). В сейсмических разрезах ледниковые отложения четко выделяются по своим характерным признакам. Благодаря этому, а также с учетом другой имеющейся информации, удается достаточно уверенно провести границы последнего глобального оледенения в этом регионе.

Введение.

Глобальные изменения климата, особенно заметные в последние годы, вызывают интерес ученых во всем мире. Изучение происхождения и характера распространения ледников во время эпохальных оледенений в арктической части России имеют в этом аспекте большое значение. Из-за суровых климатических условий в этом регионе все еще остается много белых пятен, вследствие чего существуют разные, иногда даже взаимно противоположные представления об образовании и перемещении ледников. В 2000-2001 гг. ВНИИ Океангеология (Санкт-Петербург), при участии университета штата Огайо (США), ИО РАН им. П.П.Ширшова и МГУ им. М.В.Ломоносова, организовал геолого-геофизические экспедиции в северные части Баренцева и Карского морей с целью изучения следов последних глобальных оледенений в этом регионе. Исследования проводились с борта судна "Гидролог" и одним из основных методов исследований было высокоразрешающее непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСП) с электроискровым источником.

Аппаратура и методика работ.

Использовался электроискровой источник (5 кВ, 600 Дж) с 40-электродным излучателем. Центральная частота спектра возбуждаемых колебаний примерно равнялась 400 Гц. Прием колебаний осуществлялся буксируемой пьезокосой длиной 10 м. Регистрация данных проводилась в полосе частот 30-2000 Гц, длина записи - 250 мс, интервал возбуждения колебаний - 2 с.

Координаты определялись приемником GPS и передавались в регистрирующий компьютер, где записывались в заголовок каждой трассы. Работы проводились при скорости судна около 6 узлов. Источник и приемник буксировались за кормой судна на глубине 1-1,5 м.

Выбранная методика предопределяла проведение работ в условиях относительно спокойного моря, однако сложные погодные условия в данном районе заставляли проводить работы вплоть до волнения в 5 баллов, что, естественно, не могло не сказываться в качестве материала. Тем не менее, последующая цифровая обработка позволило заметно улучшить качество данных, и сделала практически весь материал пригодным для геологической интерпретации.

Обработка данных.

Весь материал сейсмоакустического профилирования был обработан с помощью наших собственных программ обработки. Граф обработки зависел от того, при каком волнении моря и в каких сейсмогеологических условиях был получен материал. Сложный материал был получен в условиях относительно сильного волнения моря ( от 2 до 5 баллов) - из-за хаотических изменений положения источника и приемника по вертикали существенно менялись форма, интенсивность и времена прихода волн. Для обработки таких данных нами были составлены специальные программы, которые позволили существенно улучшить визуальную читаемость записи, и более того, повысили качество работы других программ. Программы для подавления многократных волн оказались эффективными в случае небольшой глубины моря (рис.1)

Результаты.

За 2 экспедиции было выполнено более 3500 км сейсмоакустических профилей. По большей части профилей глубина исследований составил 100-200 м при вертикальной разрешающей способности 3-5 м. Это позволило исследовать целевые ледниковые отложения на всю их мощность, захватывая, во многих случаях, постледниковые и доледниковые отложения.

Коренные отложения в районе исследований представлены толщей с ярко выраженной слоистостью, благодаря чему они четко выделяются на сейсмических временных разрезах (рис.2). Поверхность коренных отложений, хотя и не является хорошей отражающей границей, на сейсмических разрезах надежно выделяется как поверхность несогласия - на этой границе обрываются характерные оси синфазности от внутренних границ в коренной толще, выше залегает неоднородная толща с хаотическими отражениями внутри (ледниковые отложения). Последние сверху перекрыты местами снова слоистой толщей, но с совершенно другой формой складчатости (озерные или морские отложения).

Поверхность коренных отложений местами изрезана древними речными или ледниковыми долинами разной формы, размеров и возраста. Эти долины должны были образоваться в периоды больших глобальных оледенений, когда огромные массы воды были связаны ледниками, и Мировой океан обмелел, обнажая шельф Карского моря. Тогда русла рек, впадающих в Карское море, протягивались гораздо дальше на север - до глубин Северного Ледовитого Океана. В некоторых местах, а может быть, временами и повсеместно, ледники с севера запруживали русла рек, и образовывались отдельные бассейны - озера, с благоприятными условиями для накопления терригенного материала, приносимого сюда сибирскими реками. Так, по-видимому, образовались отложения с ярко выраженной субпараллельной слоистостью, заполняющие впадины древнего рельефа (рис. 3). В результате интерпретации полученных в экспедициях сейсмических данных, а также с учетом другой имеющейся информации, удается достаточно уверенно провести границы последнего глобального оледенения в этом регионе.

Литература.

1. L.Polyak, V.Gataullin, V.Gainanov, V.Gladysh and Yu.Goremykin. Kara Sea Expedition Yelds Insight into Extent of LGM Ice Sheet. EOS, Trans., AGU, 83, #46, 12 Nov. 2002.