Шрейдер Александр Анатольевич
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Актуальность темы.
Вопросы формирования глубоководной котловины Черного моря, несмотря на многочисленные работы, посвященные этой теме начиная с 1960 г., все еще остаются предметом дискуссий [Саваренский, Вольднер,1960; Миндели и др., 1965; Сорский, 1966; Мелихов и др., 1971; Муратов,1972; Адамия и др.,1974; Letouzey et.al., 1977; Яншин и др., 1980; Шлезингер, 1998; Sengor, Yilmaz, 1981; Туголесов и др.,1985; Зоненшайн и др.,1987; Finetti et a.,1988; Милановский, 1996; Короновский, Демина,1999; Никишин и др.,1997; 2001; Копп, Щерба ,1998; Dercourt et al., 2000; Казьмин и др., 2000; Хаин,2001; Лисицын, 2001; Лобковский и др., 2004; Галушкин, 2007; Афанасенков и др., 2007 и многие другие]. Вместе с тем, решение этих вопросов имеет принципиальное значение не только для расшифровки истории активной евроазиатской окраины палеоокеана Тетис, но и для поисков месторождений углеводородов, которые все интенсивнее проводятся в последние годы.
Дно глубоководной котловины Черного моря имеет глубину более двух километров и подстилается [Альбом ,1989; Туголесов и др., 1985; Пояснительная ,1993 и др.] двумя выполненными осадками впадинами - Восточной и Западной с глубинами более 11км, разделенными погребенным под осадками валом Андрусова относительной высотою в 5-7 км. Вал кулисообразно сочленяется с прилегающим к нему с юга валом Архангельского также захороненным в осадках.
Валы Андрусова, Архангельского и ограничивающий Восточную впадину с востока захороненный в осадках вал Шатского, сложены континентальной корой [Миндели и др.,1965; Непрочнов, 1976; Belousov et al.,1988; Finetti et al., 1988; Казьмин и др.,2000; Лобковский и др.,2003; Starostenko et al., 2003] в то время, как центральные части глубоководной котловины имеют безгранитную кору [Саваренский, Вольднер,1960; Миндели и др.,1965; Непрочнов, 1976; Belousov et al., 1988; Scalera , 2006 и др.]. Однако, конфигурация областей безгранитной коры до настоящего времени точно не определена и различается своей рисовкой в различных публикациях, равно как и рисовка отдельных тектонических структур и тектонических нарушений в Черном море [ср. Строение , 1972; Непрочнов,1976; Gealey,1988; Belousov et al., 1988; Boulin, 1991; Okay et.al.,1994; Okay, Sahinturk, 1997; Banks,Robinson,1997; Kutas et al., 1998; Rangin et al., 2002; Kopf, 2002; Scalera, 2006 Banks, Robinson,1997; Finetti et al.,1988; Копп,1996; Hauser et al.,2001; Hippolyte, 2002; Паталаха и др., 2003; Dinu et al.,2005; Мелихов и др., 2006; Klaucke et al., 2006 и др.].
Время формирования Западной и Восточной впадин, как и котловины Черного моря в целом, в различных литературных источниках изменяется от триасового до плиоцен-четвертичного возрастов [Муратов, 1972; Гончаров и др., 1972; Сорохтин, 1974; Вардапетян, 1981; История..., 1987; Никишин и др., 2001; Афанасенковв и др., 2007 и многие др.]. В литературных публикациях отсутствуют сведения о географических проекциях, в которых представлены карты распределения послойных и общих мощностей осадков, рельефа поверхностей раздела между разновозрастными осадками. Наряду с этим отсутствие во многих публикациях географических координат на картах с результатами исследований делает очень трудным и даже некорректным любые количественные сопоставления.
В литературе отсутствуют построения, осуществлённые с учётом обоснованной в работах [Finetti et al.,1988; Persoglia et al., 1988] неодинаковости распределения скоростей продольных сейсмических волн в различных районах акватории для одновозрастных осадочных толщ. В ней также отсутствуют сведения о какой либо количественной основе реконструкции формирования важнейшего тектонического звена черноморского региона - глубоководной котловины Черного моря, включая выявление картины раскрытия впадин. Это и привело к разным взглядам на конфигурацию, природу и эволюцию различных тектонических структур глубоководной котловины Черного моря.
Проблемы восстановления режима седиментации в глубоководной котловине невозможно решить без детального знания о ряде параметров ее осадочного тела, включающих сведения о площадном распределении на акватории скоростей седиментации, данных об объемах и массах осадков, включая скорости их накопления. В литературе данные об использовании этого важнейшего инструмента изучения геологической эволюции глубоководной котловины ранее не были известны. Все это определяет актуальность выполненной работы.
Цель работы: реконструкция формирования глубоководной котловины Черного моря.
В задачи исследования входило:
Обзор существующих данных о формировании котловины Черного моря.
Восстановление мощностей, объемов, масс осадков и скоростей их роста в котловине для выявления ее эволюции.
Реконструкция раскрытия глубоководной котловины на основе расчета эйлеровых полюсов и углов поворота.
Оценка перспектив нефтегазоносности котловины в районе вала Андрусова.
Научная новизна работы
Впервые создан электронный банк цифровой информации и построены карты в проекции Меркатора для:
мощностей осадочных слоев, приведенных к плотности четвертичных осадков (верхний предел мощности осадков);
нижнего и верхнего пределов скоростей осадконакопления для слоев осадков.
Впервые определены эйлеровы полюса и углы поворота, ответственные за раскрытие глубоководной котловины, проведены палеогеодинамические реконструкции центральной части котловины и сделана количественная оценка времени начала спрединга.
Впервые проведен количественный расчет объема, массы осадочного выполнения и кайнозойской эволюции палеосклонов глубоководной котловины и сделаны предположения о возможной нефтегазоносности для участков вала Андрусова.
Практическая ценность работы
Практическая ценность работы состоит в том, что:
оригинальные цифровые банки информации о мощностях осадков, скоростях седиментации и поверхностях подошв осадочных слоев в глубоководной котловине Черного моря необходимы для решения различных современных задач региональной геологии юга России;
восстановлены реальные характеристики седиментации в котловине и реконструированы характеристики ее палеосклонов. Восстановление этих характеристик происходит на основе анализа величин заключенных между нижним и верхним пределами соответствующих параметров осадочного чехла;
на основе палеогеодинамических реконструкций выделены участки вала Андрусова, перспективные на обнаружение залежей углеводородов.
Результаты диссертационной работы непосредственно использовались в исследовательском проекте Российского фонда фундаментальных исследований, выполненном при участии автора диссертации (Грант РФФИ 05-05-64292).
Основные защищаемые положения
1. Впервые установлено, что формирование глубоководной котловины Черного моря происходило путем ее раскрытия вдоль трех основных осей рифтинга возникших в предпалеоценовое время, переходящего в спрединг. Геометрия раскрытия описывается рассчитанными нами эйлеровыми полюсами и углами поворота.
2. Доказано, что наибольшие скорости кайнозойской седиментации 20-25 см / тыс. лет наблюдались в западной части Западной впадины с накоплением максимальных мощностей осадочного чехла в 13-16 км.
3. Впервые подсчитано, что в процессе седиментации в котловине образовалось 4445 триллионов тонн осадков со скоростью накопления 68 млрд. тонн осадков в тысячу лет, что сопровождалось выполаживанием палеосклона котловины с величин 7.50- 90 в начале кайнозоя до 0.350 в настоящее время и при этом литификация осадков привела к уменьшению их первичной мощности на 2-3 километра.
4. Впервые установлено, что в котловине с палеоценового до плиоценового времени происходит замедление скорости осадконакопления, при этом площадь распространения такого замедления, прогрессивно расширяется на восток, а с плиоценового времени скорость осадконакопления резко возрастает.
Вклад автора
Автор непосредственно участвовал в оцифровке материалов о мощностях осадочных слоев глубоководной котловины, предоставленных итальянской стороной в единицах времени двойного пробега сейсмического сигнала вдоль профилей сейсмических наблюдений и участвовал в создании банка цифровой информации об осадочном теле глубоководной котловины Черного моря.
Перевод данных о мощностях осадочных слоев из временного масштаба в линейный впервые осуществлялся автором с учётом того, что скорости сейсмических волн в Западной и Восточной впадинах для одновозрастных осадочных слоев не совпадают. Для этих слоев автором выполнена плановая стыковка изопахит.
Автором предложен и реализован способ восстановления поступающих в котловину начальных мощностей осадков. Поскольку для расчётов параметров осадочного тела используются мощности слоев, прошедшие к настоящему времени процесс уплотнения, сами величины мощностей и других параметров осадочного тела автором рассматриваются как отражающие нижний предел таких величин для каждого из осадочных слоёв и всей осадочной толщи в целом. Мощности и другие параметры осадочного тела, полученные путем приведения современных плотностей слоев к плотности наиболее поверхностных отложений четвертичного возраста, автором рассматриваются как отражающие верхний предел таких величин для каждого из осадочных слоёв и всей осадочной толщи в целом. Реальные первоначальные мощности поступающих осадков и другие параметры осадочного тела должны быть заключены между их верхним и нижним пределами.
Автором предложен и при его участии проведён расчёт, а также построены электронные карты:
скоростей седиментации для осадочных слоев и всей осадочной толщи в целом;
мощностей осадочных слоев, приведенных к плотности четвертичных осадков;
Автором предложен и проведён расчёт
параметров кайнозойской эволюции палеосклонов котловины;
параметров раскрытия черноморской котловины в осевых частях впадин, включая определение эйлеровых полюсов и углов поворота с использованием изогипс подошвы кайнозойских осадков;
палеогеодинамических реконструкций, а также оценено время рифтинга и спрединга в погребенных впадинах;
Кроме того, автор непосредственно оцифровывал материалы крупномасштабной карты аномального магнитного поля, предоставленной итальянской стороной, и проводил оценочные двумерные расчеты параметров инверсионного магнитоактивного слоя и идентификацию хронов полярности.
Материалы, использованные в работе.
В основу работы легла картографическая сводка данных о мощностях осадочной толщи Черного моря во временном масштабе, изложенная в работе [Finetti e.a.,1988] и дополненная автором данными экспедиции BLACKSIS, которые изложены в работе [Rangin et al.,2002]. На основе этих сведений при участии автора был создан электронный банк цифровой информации об осадочном теле глубоководной котловины Черного моря.
Определение параметров инверсионного магнитоактивного слоя проводилось с использованием предоставленной итальянской стороной крупномасштабной карты аномального магнитного поля глубоководной части Черного моря (уменьшенная цветная копия которой опубликована в [Zanolla et al., 2000]) по компьютерным программам А.А. Булычева, методика которых изложена в [Булычев и др.,1997].
Расчёт параметров раскрытия глубоководной котловины Черного моря с использованием электронной карты изогипс подошвы кайнозойских осадков проводился по методике аналогичной той, которая применялась в работе [Bullard et al., 1965] для определения параметров конечного совмещения Африки и Южной Америки. Определение эйлеровых полюсов и углов поворота проводилось по предоставленным Н.Ю. Бочаровой и М.В. Кононовым программам, алгоритмы которых изложены в [Бочарова, Кононов, 1988].
Оригинальный иллюстративный материал в настоящей диссертационной работе основан на данных созданного при участии автора электронного банка цифровой информации и представлен в виде графиков и карт, построенных в проекции Меркатора и снабженных географическими координатами.
Апробация работы
Основные результаты диссертации опубликованы автором диссертации или с участием автора диссертации в рецензируемых научно-исследовательских журналах [Шрейдер Ал.А., 2005; 2007; Шрейдер Ал. А. и др., 2004; 2007; Галушкин и др., 2006; 2007; Казьмин и др., 2000; 2007; Шрейдер и др., 2001; 2002; 2003] и доложены на VII Международной конференции <Новые идеи в науках о Земле> (Москва, 2005, тезисы опубликованы) а также на ХIII (Москва, 2006, тезисы опубликованы) и ХIV (Москва, 2007, тезисы представлены в Интернете) международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых <Ломоносов>.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 192 названий. Общий объем работы составляет 146 страниц.
Автор благодарит своего научного руководителя профессора Н.В. Короновского за помощь и постоянную поддержку в процессе работы, автор признателен коллективу кафедры динамической геологии, на которой выполнялась работа за практическую помощь и советы. Автор хранит светлую память о профессоре А.Ф. Лимонове, советы и постоянное человеческое внимание которого помогали проведению исследований и написанию диссертационной работы. Автор искренне благодарен профессору Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова А.А. Булычёву, ведущему научному сотруднику Музея Землеведения МГУ доктору технических наук Ю.И. Галушкину, а также сотрудникам Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН докторам геолого-минералогических наук В.Г. Казьмину и И.М. Сборщикову, кандидату геолого-минералогических наук М.В. Кононову за консультации и критические замечания, способствовавшие улучшению работы.
|
