Палеогеографические условия формирования осадочного чехла моря Лаптевых по результатам сейсмофациального анализа

Введение

Море Лаптевых является объектом активных поисково-разведочных работ на углеводороды. В настоящее время ПАО «НК «Роснефть» ведет изучение его шельфа на пяти лицензионных участках: Хатангском, Усть-Ленском, Усть-Оленекском, Анисинско-Новосибирском и Притаймырском, охватывающих практически всю акваторию (рис. 1). Общий ресурсный потенциал моря Лаптевых, по предварительным оценкам ПАО Роснефть, может достигать 9.5 млрд тонн в нефтяном эквиваленте (https://www.rosneft.ru/press/releases/item/186075/). По другим оценкам (Скворцов и др., 2020), начальные суммарные геологические ресурсы моря Лаптевых варьируют от 5.5 до 8.8 млрд т условного топлива (УТ).

Отличаются прогнозы и в части соотношения нефти и газа в общем количестве ресурсов от 14% до 64% (Скворцов и др., 2020). При проведении оценок углеводородного потенциала применялся метод геологических аналогий, поэтому отмеченные отличия обусловлены использованием различных аналогов: бассейн Бофорта-Маккензи, Северное море, шельф острова Сахалин и др., а также количеством интервалов разреза, для которых выполнялась оценка. Сложившаяся ситуация является результатом отсутствия понимания особенностей развития осадочного чехла шельфа моря Лаптевых и надежной геологической модели для оценки ресурсного потенциала акватории, включая обоснование аналогов.

Целенаправленные системные исследования, направленные на реконструкцию обстановок осадконакопления комплексов осадочного чехла моря Лаптевых, включая сейсмофациальный анализ, ранее не выполнялись. Мелкомасштабные палеогеографические карты на современной географической основе без учета плитной тектоники, охватывающие Северный Ледовитый океан, опубликованы в атласах (Атлас палеогеографических карт, 1992, Тектоностратиграфический атлас, 2022). В работе (Somme et al., 2018) приведены палеогеографические карты Циркумполярной Арктики с учетом плитотектонических реконструкций. В рамках работ по геологической съемке, био- и литостратиграфическому расчленению и фациальному районированию изучены обнажения на островной и континентальной суше (Никитенко и др., 2013, 2017; Косько и др., 2013).

С учетом изложенного целью настоящего исследования является реконструкция палеогеографических условий формирования плитного чехла основных осадочных комплексов Лаптевоморского шельфа.

Рис. 1. Обзорная схема района работ. Условные обозначения: 1 – изучаемая территория, 2 – лицензионные участки НК «Роснефть», 3 – эпицентры землетрясений (2014–2020 гг.).

Характеристика объекта исследования

Море Лаптевых принадлежит шельфовой области Северного Ледовитого океана. Северная часть акватории сопряжена с Евразийским бассейном, который представляет собой впадину с океанической корой и является продолжением атлантической рифтовой системы. На юге море Лаптевых граничит с Сибирской платформой, от которой оно отделено Верхояно-Колымской складчатой областью. Активный современный геодинамический режим акватории обусловлен его пограничным положением на стыке двух крупных литосферных плит: Евразийской и Северо-Американской, которые вращаются по часовой стрелке друг относительно друга. Одним из проявлений современных геодинамических процессов является высокая сейсмичность акватории и прилегающей островной и континентальной суши (рис. 1).

Основной проблемой при разработке геологических моделей моря Лаптевых является отсутствие скважин глубокого бурения, за исключением поисково-оценочной Центрально-Ольгинской, пробуренной ПАО «Роснефть» в Хатангском заливе с полуострова Хара-Тумус. Несмотря на полученные в последние годы результаты картировочного бурения (Петров и др., 2023; Малышев и др., 2024), вопросы возраста плитного чехла, консолидации фундамента, наличия переходного комплекса в разрезе, вариации этих характеристик по площади шельфа моря Лаптевых и др. остаются дискуссионными.

В настоящей работе принята модель, в соответствии с которой осадочный (плитный чехол) в пределах исследуемой территории включает четыре крупных осадочных комплекса: аптско-верхнемеловой, палеоцен-эоценовый, олигоценовый и миоцен-четвертичный, разделенных поверхностями несогласия, соотносимыми с региональными тектоническими перестройками: коллизией Сибирской платформы и Аляскинско-Чукотского микроконтинента (предаптское несогласие), рифтогенезом в котловине Макарова-Подводников (на рубеже мела и палеогена), рифтогенезом (на рубеже эоцена и олигоцена) и началом пострифтового погружения (в начале миоцена) в Евразийском бассейне (Лавренова и др., 2024).

Отложения плитного чехла, изученные в обнажениях на островной и континентальной суше, а также в картировочных скважинах, представлены терригенными образованиями мелководно-морского и континентального генезиса.

Материалы и методы

Основу настоящего исследования составила подготовленная ранее (Лавренова и др., 2024) цифровая пространственно-временная модель формирования осадочного чехла Восточно-Арктических акваторий, включающая основные структурно-стратиграфические комплексы осадочного чехла: аптско-верхнемеловой, палеоцен-эоценовый, олигоценовый и миоцен-четвертичный.

В качестве геологической основы для реконструкции обстановок осадконакопления использовались карты толщин основных осадочных комплексов (рис. 2–5), материалы геологической съемки на прилегающей островной и континентальной суше, результаты изучения вещественного и фаунистического состава отложений в скважинах и обнажениях, материалы сейсмического профилирования методом общей глубинной точки (МОГТ 2D), опубликованные и фондовые материалы, содержащие информацию о палеогеографических обстановках в пределах области исследований.

Рис. 2. Карта толщин аптско-верхнемелового стратиграфического комплекса

Рис. 3. Карта толщин палеоцен-эоценового стратиграфического комплекса

Рис. 4. Карта толщин олигоценового стратиграфического комплекса

Рис. 5. Карта толщин миоцен-четвертичного стратиграфического комплекса

Использованная методика палеогеографических реконструкций предусматривает предварительное выделение палеогеографических доменов на основе анализа карт толщин отложений. Снижение неопределенности в части установления глубин палеобассейна, при таком подходе, достигается за счет привлечения дополнительной геологической информации: результатов прямого изучения пород соответствующего возраста в скважинах и обнажениях, включая гранулометрический, фациальный, микрофаунистический, палинологический, минералогический, геохимический и др. анализы. Положение пунктов изучения пород выносится на предварительную палеогеографическую схему, выполняется сопоставление установленной зональности с результатами изучения пород и последующая корректировка положения доменов.

В условиях ограниченности информации о свойствах пород, получаемой в результате их прямого изучения, возрастает роль сейсмических данных, которые привлекаются в качестве косвенной характеристики геологического строения осадочного разреза. При этом используются приемы классического сейсмофациального анализа (Митчем, 1977), согласно которому сейсмические фации представляют собой картируемые объекты, представленные группами отражений, параметры которых, включая конфигурацию рефлекторов, их непрерывность, амплитуду и частоту и интервальную скорость, отличаются от параметров соседних фациальных единиц. На временных разрезах внутри каждого сейсмокомплекса сейсмофации выделяются по группе отражений, характеризующихся схожими параметрами конфигурации: параллельные, субпараллельные, расходящиеся, прерывистые хаотические, проградационные, косослоистые и др. Параллельные, субпараллельные и волнистые отражения предполагают равномерную скорость осаждения в условиях шельфа или котловины. Расходящиеся рефлекторы указывают на латеральные вариации в скоростях осадконакоплении или прогрессирующий наклон поверхности осадконакопления. Прерывистые рефлекторы, включая, лентикулярные, хаотические и искривленные могут быть связаны с отложениями баров или «леви», бугристые – с присутствием в разрезе грубозернистых отложений, накапливающиеся во флювиальных обстановках и др.

Одним из наиболее информативных и хорошо идентифицируемых признаков осадконакопления, наблюдаемых на сейсмических разрезах, являются клиноформы, которые представляют собой проградирующий в сторону бассейна клин осадков. В рамках проведенного сейсмофациального анализа клиноформное строение на отдельных участках изучаемых комплексов рассматривалось в качестве признака, указывающего на аквальные обстановки осадконакопления. Высота, а также особенности строения клиноформ (сигмовидная, черепицеобразная, косослоистая тангенциальная, косослоистая параллельная, наличие или отсутствии ундаформной части и др.) использовались для прогноза глубины палеобассейна, его гидродинамического режима, положения источников сноса осадочного материала и вертикальных тектонических движений.

По характерным особенностям волнового поля на временных разрезах Восточной Арктики выделяются четыре основных сейсмокомплекса (СК): аптско-верхнемеловой, палеоцен-эоценовый, олигоценовый и миоцен-четвертичный, которые ограничены хорошо выраженными поверхностями несогласий: «А» (в подошве осадочного чехла), «mBU» (в кровле меловых отложений), «UB» (в подошве олигоценовых отложений), «RU» (в подошве миоценовых отложений).

На временных разрезах аптско-верхнемеловой сейсмостратиграфический комплекс («А – mBU») по особенностям волнового поля представляет собой толщу от динамически выраженных до слабоамплитудных отражений различной конфигурации. Нижняя часть комплекса характеризуется изменчивостью амплитудно-частотных параметров: в одних блоках это почти «немая» толща, в других отражения прерывистые субпараллельные, холмообразные, широкого частотного спектра. По структуре и характеру отражений этот интервал разреза может быть сопоставлен с континентальными сейсмофациями, представленными грубообломочными терригенными и угленосными фациями (Шкарубо, Заварзина, 2011). Верхний интервал аптско-верхнемелового комплекса представляет собой толщу с подошвенным налеганием косослоистых отражений: от прерывистых до протяженных с изменчивой, в основном низкой, частотой. Толща насыщена высокоамплитудными выдержанными отражениями. Конфигурация отражений сопоставима с прибрежными и мелководно-морскими фациями. Относительно глубоководные (дистальные) фации аптско-верхнемелового комплекса характеризуются в основном высокоамплитудными субгоризонтальными, субпараллельными ровными и слабоволнистыми прерывистыми до хаотичных отражениями (табл. 1).

Палеоцен-эоценовый сейсмостратиграфический комплекс («mBU – UB») на временных разрезах выглядит акустически прозрачной толщей с редкими яркими отражениями. Континентальные фации комплекса представлены хаотичными холмистыми высокоамплитудными отражениями, что позволяет предполагать низкоэнергетические обстановки осадконакопления. Мелководно-морские обстановки представлены косонаклонными параллельными, прерывистыми, местами хаотичными отражениями (табл. 2).

Олигоценовый сейсмостратиграфический комплекс («UB – RU») характеризуется чередованием низкочастотных интенсивных отражений с высокочастотными. Характерной особенностью комплекса является наличие косослоистых и хаотичных отражений, связанных с прибрежными мелководно-морскими фациями. Параллельные ровные низкочастотные отражения определяют глубоководные обстановки осадконакопления (табл. 3).

Миоцен-четвертичный сейсмостратиграфический комплекс («RU – дно моря») представлен интенсивными низко- и высокоамплитудными прерывистыми отражениями различной конфигурации (табл. 4).

Табл. 1. Характерные сейсмофации верхнемелового сейсмокомплекса. Примечание к таблицам 1–4: положение сейсмических профилей с примерами сейсмофаций показано на палеогеографических картах (рис. 6, 11, 12, 14) в соответствии с нумерацией, приведенной в последних столбцах таблиц 1–4

Табл. 2. Характерные сейсмофации палеоцен-эоценового сейсмокомплекса

Табл. 3. Характерные сейсмофации олигоценового сейсмокомплекса

Табл. 4. Характерные сейсмофации миоцен-четвертичного сейсмокомплекса

Результаты

Ряд последовательных крупных тектонических событий, происходивших в Арктике в конце юры и первой половине мела (Dore et al., 2016; Somme et al., 2018; Васильев и др., 2019; Павловская и др., 2022; Парфенов и др., 2003), обусловили кардинальную перестройку геодинамического режима Восточной Арктики, которая выразилась в смене структурных планов, заложении и развитии крупных седиментационных бассейнов с мощным осадочным чехлом. Во второй половине мела после закрытия Южно-Анюйского океана и присоединения Аляскинско-Чукотского микроконтинента к Сибирской платформе, на значительной части современной акватории моря Лаптевых были развиты континентальные условия осадконакопления (рис. 6). Крупные области денудации, включающие сформированные к этому времени горно-складчатые сооружения – Таймырско-Североземельскую и Верхояно-Колымскую складчатые области, а также поднятия – Котельническое и Де-Лонга, по-видимому, являлись основными источниками сноса осадков для бассейнов, расположенных в пределах шельфа моря Лаптевых. Наиболее крупный из них с глубинами, не превышающими 200 м, располагался в центральной части современной акватории. Другой, включающий небольшие впадины, с сублиторальными обстановками осадконакопления, находился к северо-западу от острова Котельный и поднятия Де-Лонга (рис. 6).

Рис. 6. Палеогеографические обстановки аптско-позднемелового этапа формирования плитного чехла

Меловые отложения континентального генезиса изучены в обнажениях на полуострове Таймыр, в Енисей-Хатангском прогибе, на архипелаге Новосибирские острова, где они со стратиграфическим несогласием залегают на верхнеюрско-нижнемеловых (доаптстких) часто нерасчлененных отложениях. В обнажении мыса Цветкова полуострова Таймыр породы нижнего мела представлены континентальными песками и песчаниками, алевритами и глинами с прослоями угля и обильным детритом (Ванин и др., 2001). В Енисей-Хатангском прогибе верхнемеловая часть разреза сложена континентальными угленосными отложениями. В составе верхнемеловых пород, обнажающихся на Новосибирских островах, выделены бунгинская и деревянногорская свиты, сложенные вулканогенно-терригенными угленосными отложениями общей мощностью около 280 м (Костылева и др., 2019).

Помимо туффитов и менее распространенных туфогенных отложений, в деревянногорской свите присутствуют слои тонкозернистых кристалло-витрокластических и витрокластических вулканических пеплов. Это указывает на то, что терригенная седиментация сопровождалась эксплозивной вулканической деятельностью и накоплением в осадках продуктов кислого вулканизма (Костылева, 2019). По данным Косько (Косько и др., 2013), аптско-альбские угленосные отложения Новосибирских островов накапливались на озерно-аллювиальной равнине. Угленосная толща перекрыта кислыми туфами, игнимбритами и лавами. Изотопный возраст эффузивов составляет 110–107 ±2.5 млн лет (Непомилуев и др., 1979; Кузьмичев и др., 2009).

Породы верхнего мела (сеноман-турон) мощностью 350–400 м вскрыты картировочными скважинами на острове Котельный, Земле Бунге, в проливе Санникова, заливе Геденштрома, а также на острове Фаддеевском, где они залегают на коре выветривания нижнемелового риолита (Kos’ko, Trufanov, 2002) и представлены глинисто-алевритовой толщей пород с пластами песка, песчаника, галечника и бурого угля. Встречаются также туфогенные пески и песчаники. В гальке преобладают кислые эффузивы и кварц; песчаники и основные вулканиты редки (Косько и др., 2013).

В центре свода поднятия Де-Лонга верхнемеловые отложения отсутствуют, что подтверждается данными керна картировочной скважины DL-1, расположенной непосредственно на сейсмическом профиле DL11-01 (Петров и др., 2023). На крыльях поднятия Де-Лонга у границы с периклиналью появляется верхнемеловой сейсмокомплекс, перекрытый кайнозойскими отложениями. Вещественный состав пород верхнего мела прогнозируется по аналогии с верхнемеловыми отложениями бунгинской и деревянногорской свиты, выделяемых на островах Земля Бунге, Фаддеевский и Новая Сибирь. Это угленосные отложения с корой выветривания в основании, состоящие из чередующихся пачек глин, часто аргиллитоподобных, алевритов, песков, редко алевролитов и песчаников, иногда с линзами галечников, и пластов бурых углей. Мощность пород верхнего мела составляет от 200–300 м, в отдельных горстах до 2000 м в грабенах (Пяткова и др., 2015).

Волновая картина, характеризующая наземные области аккумуляции, представлена аллювиальными сейсмофациями, которые различаются по своим фациальным признакам. Так на участках, расположенных в северной притаймырской части шельфа моря Лаптевых (табл. 1, т. 1) континентальные фации представлены прерывистыми субпараллельными, холмообразными, широкого частотного спектра отражениями, сложно заполняющими впадину. По своим признакам они похожи на озерные отложения – глины, суглинки, торф, часто представленные в форме линз среди русловых фаций. Характер волновой картины указывает на аллювиальные условия осадконакопления. Аккумуляция мощных, преимущественно аллювиальных косослоистых толщ происходила за счет размыва и интенсивного сноса обломочного материала с приподнятых областей Таймыра.

В восточной части шельфа моря Лаптевых (табл. 1, т. 2, рис. 7) континентальные фации характеризуются субпараллельными наклонными, холмообразными, прерывистыми, низкочастотными отражениями, свидетельствующими о высокоэнергетической обстановке осадконакопления. Вероятно, в это время здесь отлагались мощные, преимущественно аллювиальные косослоистые отложения, перемежающиеся с аллювиально-озерными угленосными горизонтально-слоистыми породами. Обломочный материал сносился с поднятий архипелага Новосибирские острова (рис. 7).

Рис. 7. Пример волновой картины аптско-верхнемелового сейсмокомплекса «А – mBU», характеризующегося косослоистым рисунком отражений (a). Редуцированный разрез, показывающий налегание отражений на ОГ А (б). Фрагмент временного разреза по профилю LS0915. Возраст сейсмокомплексов: К1-К2 – аптско-позднемеловой, ₽1-₽2 – палеоцен-эоценовый.

На севере Сибирской платформы альбско-сеноманские отложения, сохранившиеся в ядре Лено-Анабарского прогиба, заключают в себе признаки транзитных обстановок осадконакопления: малые мощности (первые десятки, чаще в пределах первых сотен метров), при преобладании грубозернистого материала в составе пород и при наличии линз брекчий (лукумайская свита), галек и валунов переотложенных пород. Большое количество границ размыва и перерывов в осадконакоплении (укинская и менгюряхская свиты) также указывает на «транзитное» происхождение этих отложений (Ванин и др., 2001). На островах Большой Бегичев и Преображения, расположенных в Хатангском заливе моря Лаптевых, верхнемеловые породы отсутствуют.

Результаты проведенных исследований показали, что в пределах центральной и северной частей современной Лаптевоморской акватории верхнемеловые отложения формировались в морских условиях, вероятно, в обстановках литорали и сублиторали. На разрезах мелководно-морские фации этих зон различаются между собой по рисунку сейсмической записи в зависимости от рельефа, удаленности от источников сноса обломочного материала и гравитационного фактора. В северо-западной притаймырской части шельфа моря Лаптевых выделяется последовательность клиноформных поверхностей, ограничивающих сейсмофациальные единицы с расходящимся, косослоистым и сигмовидным рисунком сейсмических отражений (табл. 1, т. 3, рис. 8). Отражения характеризуются небольшими углами наклона, отсутствием признаков размыва в ундаформной части клиноформы, что указывает на устойчивые относительно мелководные обстановки осадконакопления в условиях преимущественно компенсированного погружения. Мощность клиноформ в среднем составляет около 100 мс. Проградация осадочного клина в северо-восточном направлении чередуется с аградацией. Осадочный материал поступал с юго-запада – со стороны Таймыра. Состав пород прогнозируется по аналогии с меловыми отложениями, вскрытыми скважиной М0004А ACEX (The Arctic Coring Expedition) на хребте Ломоносова, которые характеризуют обстановки осадконакопления Таймырско-Новоземельской континентальной окраины в конце мелового периода (Moran et al., 2006). Верхнемеловой интервал разреза в скважине представлен черными глинами с алевритистыми мелководными песчанистыми разностями в подошве (Backman et al., 2009).

Рис. 8. Пример волновой картины аптско-верхнемелового сейсмокомплекса «А – mBU», характеризующегося клиноформным строением в северо-западной притаймырской части шельфа моря Лаптевых. Фрагмент временного разреза по профилю NML1408. Возраст сейсмокомплексов: К1-К2 – аптско-позднемеловой, ₽1-₽2 – палеоцен-эоценовый.

В юго-западной притаймырской части шельфа моря Лаптевых на временных разрезах в волновом поле различаются малоамплитудные косонаклонные прерывистые, слаборасходящиеся высокочастотные с небольшими углами наклона отражения, параллельные, достаточно протяженные. Они характеризуют ундаформные части клиноформных сейсмофациальных единиц (рис. 9). В отличие от описанных выше, эти клиноформные тела выражены менее отчетливо. Их мощность не превышает 50 мс, и они характеризуют мелководно-морские условия, компенсированное осадконакопление на фоне низких скоростей погружения дна бассейна.

Мелководно-морские (возможно дельтовые) сейсмофации аптско-верхнемелового возраста наблюдаются в юго-восточной части шельфа моря Лаптевых (табл. 1, т. 4, рис. 10), где они представлены динамически выраженными высокоамплитудными косослоистыми и холмовидными, низкочастотными прерывистыми с большими углами наклона отражениями, погружающимися в северном направлении. Контрастный рисунок сейсмической записи, возможно, обусловлен присутствием пластов песчаника, залегающего среди глинистых пород.

Рис. 10. Пример волновой картины верхнемелового сейсмокомплекса «А – mBU», характеризующегося косослоистыми и холмовидными отражениями (а). Фрагмент временного разреза по профилю 192D49. Редуцированный разрез, показывающий налегание отражений на ОГ А (б). Возраст сейсмокомплексов: К1-К2 – аптско-позднемеловой, ₽1-₽2 – палеоцен-эоценовый.

Максимальная мощность (4.5–5.5 км) аптско-верхнемелового комплекса соответствует наиболее глубоководной части позднемелового полузамкнутого палеобассейна, занимавшего центральную и южную области современной акватории моря Лаптевых. На сейсмической записи фации сублиторали представлены высокоамплитудными, прерывистыми, субгоризонтальными отражениями, а в тектонически активных зонах – прерывистыми косослоистыми, субпараллельными иногда хаотичными низкочастотными отражениями (табл. 1, т. 5).

К началу палеоцена скорость нисходящих тектонических движений в целом снизилась, что привело к общему обмелению бассейнов и сокращению площади относительно глубоководных областей (рис. 11).

Рис. 11. Палеогеографические обстановки к началу палеоцен-эоценового этапа формирования плитного чехла. Условные обозначения см. рис. 6.

Основными источниками осадочного материала в палеоцене-эоцене, так же как и на предыдущем этапе развития, являлись Таймырско-Североземельская и Верхояно-Колымская складчатые области, островная суша архипелага Новосибирские острова и поднятия Де-Лонга.

Палеогеновые отложения обнажаются на правобережье реки Лены, а также вскрыты картировочными скважинами на Новосибирских островах, острове Большой Ляховский, где они залегают несогласно на эрозионной поверхности дислоцированных палеозойских и (или) мезозойских пород. Разрез наиболее древних палеогеновых отложений изучен во впадинах Северного Верхоянья, которые заполнялись не только продуктами разрушения кор выветривания, но и грубообломочными галечниковыми толщами, свидетельствующими о значительной подвижности и расчлененности отдельных блоков Верхоянской горно-складчатой системы в этот период (Ванин и др., 2001). К палеоценовым образованиям отнесена кора выветривания, сохранившаяся во впадинах Верхояно-Колымской складчатой области, а также на островах Котельный, Большой Ляховский, на Земле Бунге.

Терригенные углесодержащие палеоценовые отложения саканинского горизонта нижнего палеоцена и тимкинского горизонта верхнего палеоцена вскрыты скважинами стратиграфического бурения в северной части шельфа моря Лаптевых (Малышев и др., 2024).

Эоценовые отложения в дельте реки Лена видимой мощностью около 400 м представлены толщей песчаников, глин, включающих пласты алевролитов и бурого угля мощностью от 0.3 до 1.2 м, и углисто-глинистых сланцев. Они представлены преимущественно континентальными образованиями кенгдейской свиты (мощностью от 600 до 1300 м) – каолиновыми глинами с редкими пластами песчаников мощностью от 0.5 до 2.5 м и многочисленными пластами бурого угля мощностью до 1.5 м. (Лопатин, 1999). По данным Государственной Геологической карты (ГГК) (Большиянов и др., 2014) в южной части Лаптевоморского шельфа эоценовые отложения представлены преимущественно континентальными – озерными, озерно-болотными, озерно-аллювиальными, аллювиальными и, вероятно, лагунными отложениями. Континентальные нижне-среднеэоценовые отложения, мощностью более 55 м, представленные алевритами, глинами, песками с пластами бурых углей, обнаружены также на острове Новая Сибирь. В северной части шельфа моря Лаптевых отложения кенгдейского горизонта нижней части нижнего эоцена, вскрытые картировочными скважинами (Малышев и др., 2024), представлены мелководно-морскими терригенными образованиями. Мелководные прибрежные фации нижнего-среднего эоцена, представленные темно-серым слоистым и косослоистым диатомовым илом с линзами пирита и редкими включениями гальки, изучены в скв. М0004А (инт. 265–313.61 м) и скважине М0002А (инт. 220.24–267.71) на хребте Ломоносова (Backman et al., 2009).

На основании приведенных данных о распространения и фациальной характеристике палеоцен-эоценовых отложений на островной и континентальной суше, результатов анализа карты толщин и сейсмофациального анализа в пределах исследуемой территории в палеоцене-эоцене прогнозируются наземные области аккумуляции, а также морские литоральные и сублиторальные палеогеографические зоны. На временных разрезах в северной части шельфа моря Лаптевых наземные области аккумуляции, представленные континентальными фациями, характеризуются хаотичными холмистыми высокоамплитудными и низкоамплитудными отражениями (табл. 2, т. 1). По особенностям сейсмической записи это могут быть русловые фации, сложенные песками, песчаниками с подчиненными прослоями алевролитов, глин и галечников. Области литорали и сублиторали, представленные прибрежными мелководно-морскими фациями, отмечены на сейсмических разрезах на северо-западе и северо-востоке шельфа моря Лаптевых, а также в юго-восточной его части. В притаймырской части шельфа моря Лаптевых фации литорали на временных разрезах характеризуется клиноформным строением с сигмовидной конфигурацией осей синфазностей. Клиноформные поверхности внутри комплекса более пологие и протяженные с признаками эрозии ундаформной части, что свидетельствует о внутриформационных размывах. Клиноформные тела погружаются под малыми углами падения в северо-восточном направлении. Мощность отдельных тел варьирует от 50–100 мс до 150–200 мс. В южной части шельфа моря Лаптевых клиноформные тела (табл. 2, т. 2) отличаются более крутыми углами наклона косослоистых параллельных, прерывистых, местами хаотичных высокоамплитудных отражений, свидетельствующих об акустической дифференциации разреза, обусловленной разнообразием литологического состава отложений, накапливавшихся в обстановке интенсивного поступления осадочного материала.

Палеогеографические обстановки изучаемой территории в олигоцене тесно связаны с раскрытием Евразийского бассейна, которое началось около 56 млн лет назад, – на рубеже палеоцена и эоцена, незадолго до термического события PETM (Paleocene–Eocene thermal maximum). Этот вывод основывается на результатах интерпретации записи геомагнитных аномалий морского дна в котловине Амундсена, прилегающей к хребту Ломоносова (Brozena et al., 2003). Раскрытие Евразийского бассейна происходило постепенно таким образом, что участки хребта Ломоносова, расположенные южнее скважин ACEX, в эоцене все еще сохраняли связь с Евразией. Опираясь на результаты комплексных палинологических, микрофаунистических, геохимических исследований образцов скважин ACEX, авторы (Brozena et al., 2003) предполагают, что часть хребта в районе скважин находились в прибрежно-морских мелководных условиях как минимум до раннего эоцена. При этом, в соответствии с плитотектоническими реконструкциями (O’Regan et al., 2008) эта часть хребта Ломоносова до начала рифтинга располагалась существенно западнее архипелага Северная Земля. В этой связи, можно предположить, что существенное влияние на развитие бассейна моря Лаптевых это тектоническое событие могло оказывать во второй половине эоцена и олигоцене, что согласуется с результатами выполненных нами палеогеографических реконструкций. Сравнительный анализ карт толщин показал, что олигоценовый этап развития характеризуется увеличением скоростей осадконакопления и углублением бассейна по сравнению с предыдущим этапом (рис. 12).

Рис. 12. Палеогеографические обстановки к началу олигоценового этапа формирования плитного чехла. Условные обозначения см. рис.6.

По результатам сейсмофациального анализа в центральной части шельфа моря Лаптевых выделяется область морских глубоководных фаций, представленных параллельными ровными низкочастотными отражениями (табл. 3, т. 5), которые, вероятно, представлены глинисто-алевролитовыми породами, обусловившими акустически контрастный характер волновой картины с высокоамплитудными отражениями.

На временных разрезах в северной притаймырской части шельфа моря Лаптевых мелководно-морские фации олигоценового комплекса представлены пологонаклонными, косослоистыми и сигмовидными телами, которые характеризуются субпаралельными, расходящимися, холмовидными отражениями, вероятно, связанными с фациями латерального наращивания палеосклона (табл. 3, т. 2, рис. 13). На разрезах выделяется серия клиноформных тел мощностью 50–100 мс, в ряде случаев характеризующихся эрозией ундаформной части, что указывает на мелководные условия их формирования и активную гидродинамику среды (рис. 9). Строение клиноформных тел, указывает на Таймырский источник сноса осадочного материала.

Рис. 13. Пример волновой картины олигоценового комплекса. Фрагмент временного разреза по профилю NWL 1407. Возраст сейсмокомплексов: ₽1-₽2 – палеоцен-эоценовый, ₽3 – олигоценовый. Поверхности несогласия: UB(₽3) – в подошве олигоценовых отложений, RU – в подошве миоценовых отложений.

На фоне погружения и углубления олигоценового морского бассейна в центральной части современного шельфа моря Лаптевых, в его восточной части происходит подъем и регрессия. Это событие зафиксировано в некоторых районах на Новосибирских островах (Ванин и др., 2001), где олигоцен-нижнемиоценовые отложения преимущественно континентального генезиса широко распространены и несогласно залегают на разновозрастных породах от девона до эоцена. На островах Анжу в разрезе преобладают пески с галькой с прослоями алевритов и глин, включениями бурых углей. На Земле Бунге, в проливах Санникова и Дмитрия Лаптева разрез преимущественно глинистый, на острове Большой Ляховский – разнофациальный. Мощность отложений в основном изменяется в пределах от 8 до 46 м и на востоке острова Котельный достигает 200 м. В скважине SSDAN-1 олигоценовые отложения представлены песками с прослоями лигнита и линзами гальки. В скважине SSDAN 3-2 отложения олигоцена отсутствуют, и неоген-четвертичные осадки несогласно перекрывают среднеэоценовые образования.

Как показали проведенные нами исследования, регрессия происходила в северном направлении, в результате чего Новосибирские острова и поднятие Де-Лонга в олигоцене входили в состав континента (рис. 8). При этом горно-складчатые сооружения Таймыра, севера Сибирской платформы, Новосибирские острова и поднятие Де-Лонга оставались крупными областями сноса осадочного материала.

На сейсмических разрезах в восточной части шельфа моря Лаптевых континентальные фации характеризуются прерывистыми, хаотичными высокоамплитудными отражениями (табл. 3, т. 1). По аналогии с сопредельными областями палеосуши они могут быть представлены глинами, аргиллитами с пластами бурых углей, прослоями алевролитов, песчаников с линзами галечников. На юге изучаемой территории олигоцен-нижнемиоценовые отложения установлены восточнее дельты реки Лена и Омолойском грабене. Они представлены аллювиально-озерными и болотными фациями, включающими пески, конгломераты, глины, лигниты общей мощностью до 300 м. Породы этого комплекса с размывом перекрывают эоценовые отложения, палеоценовую кору выветривания, а также и более древние образования (Большиянов и др., 2014). На сейсмических разрезах мелководно-морские отложения южной части шельфа моря Лаптевых представлены косослоистыми, иногда черепитчатыми высокоамплитудными отражениями широкого частотного спектра (табл. 3, т. 3). Мощность клиноформных тел, которые характеризуются в ряде случаев отсутствием ундаформной части, варьирует от 50 до 200 мс.

В раннем миоцене начинается быстрое пострифтовое погружение Евразийского бассейна, в которое вовлекается и северная часть шельфа моря Лаптевых. Это приводит к смещению основного депоцентра осадконакопления в северном направлении. Скорости осадконакопления в нем превышают 100 м/млн лет, что соответствует лавинной седиментации.

В миоцен-четвертичное время континентальные условия и денудационные процессы существовали на территории Таймыра, Сибирской платформы, на островах Котельный, поднятии Де Лонга и Новосибирско-Чукотской складчатой области (рис. 14). На поднятии Де-Лонга в этот период активизировалась вулканическая деятельность, продолжавшаяся вплоть до современного этапа, и в результате которой сформировались вулканиты островов Жохова и Вилькицкого, а также четвертичные вулканические постройки, описанные на лавовом плато острова Беннетта.

Рис. 14. Палеогеографические обстановки миоцен-четвертичного этапа формирования плитного чехла. Условные обозначения см. рис.6.

В северо-западной притаймырской части шельфа миоцен-четвертичный комплекс имеет четко выраженное клиноформное строение. На временных разрезах выделены косослоистые сигмовидные тела мощностью 300–500 мс с размытой ундаформной частью. Сочетание значительной мощности клиноформных образований с размывом ундаформы указывает на ступенчатое погружение, на каждом этапе которого происходило резкое существенное углубление бассейна и последующая его компенсация. В северной части шельфа моря Лаптевых (Евразийский бассейн) на временных разрезах в миоцен-четвертичном комплексе наблюдаются косослоистые отражения, параллельные сложной сигмоидальной формы. Оси синфазности протяженные широкого частотного спектра (табл. 4, т. 1). Отражения в виде «сейсмической волны» последовательно смещаются по склону и, возможно, представляют собой складки гравитационного скольжения.

Фации литорали на западном и восточном обрамлении Лаптевоморского бассейна на сейсмической записи представлены «полупрозрачным» рисунком. Отражения характеризуются прерывистыми, реже – непрерывно-прерывистыми отражениями с субпараллельным до бугристого и хаотичного рисунками сейсмической записи. Учитывая результаты картировочного бурения (скважины SSDAN-1 и DL-1), миоцен-четвертичная часть осадочного разреза сложена глинисто-алевролитовыми осадками.

Фации сублиторали в южной и северной и северо-западной зонах шельфа образованы отражениями различной протяжённости с косослоистым, бугристым до субпараллельного рисунками сейсмической записи, свидетельствующими о высокоэнергетических обстановках седиментации. При этом в центральной части шельфа моря Лаптевых преобладают слабоамплитудные отражения с «белесым» рисунком, указывающие на однородный глинистый состав отложений, накопившихся в спокойных условиях шельфа.

На континентальном обрамлении южной части моря Лаптевых, а также на архипелаге Новосибирские острова неогеновые отложения представлены континентальными образованиями. Они обнажены фрагментарно на островах дельты Лены, на северной окраине Верхоянья, вскрыты картировочными скважинами на северном обрамлении кряжа Прончищева, в Омолойском грабене, на побережье Хатангского и Анабарского заливов, на острове Большой Бегичев. Верхнемиоценовые и плиоценовые интервалы разреза острова Новая Сибирь мощностью 32 м сложены песками, галечниками, алевролитами, глинами, углефицированными растительными остатками, линзами угольной крошки. На Земле Бунге завершающие неогеновый разрез нерасчленённые нижне-среднемиоценовые отложения мощностью до 36 м сложены песками, сменяющимися вверх по разрезу глинами и алевритами (Бургуто и др., 2016).

Выводы

В пределах современного шельфа моря Лаптевых со второй половины мела существовал морской бассейн, границы которого устанавливаются по данным обнажений на сопредельной островной и континентальной суше, скважин и характерному рисунку сейсмической записи.

Глобальные тектонические события: раскрытие котловины Макарова-Подводников, рифтогенез и пострифтовое погружение в Евразийском бассейне определили основные этапы формирования осадочного чехла и обусловили смену палеогеографических условий в пределах бассейнов на каждом из них.

На протяжении позднемезозойско-кайнозойской истории развития в изученных осадочных бассейнах преобладали мелководные и прибрежно-морские обстановки литорали и сублиторали.

Относительно глубоководные условия верхней батиали установлены в депоцентрах олигоценового и миоцен-четвертичного бассейнов. При этом, восточная часть современной акватории все время находилась в относительно приподнятом положении в условиях смены континентальных и литоральных обстановок.

Финансирование

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации №AAAA-A20-120092590017-4.