Строение и сейсмостратиграфия осадочных бассейнов Восточно-Сибирского моря

УДК 551.7

М.Д. Линева1, Н.А. Малышев2, А.М. Никишин3

СТРОЕНИЕ И СЕЙСМОСТРАТИГРАФИЯ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО МОРЯ

Выполнена интерпретация данных сети сейсмических профилей на территории ВосточноСибирского моря. В разрезе осадочного чехла выделены 4 сейсмических комплекса: апт-альбский (синрифтовый), верхнемеловой (синрифтовый), палеоцен-эоценовый (пострифто-вый) и олигоцен-четвертичный (пострифтовый). Установлено наличие двух фаз рифтинга на территории Восточно-Сибирского моря — основной, имевшей место в апт-альбское время, и дополнительной позднемеловой. Режим рифтинга в дальнейшем сменился деформациями сдвиго-сжатия, которые предшествовали образованию регионального горизонта несогласия, датируемого границей мела и палеогена. Выше границы регионального несогласия в комплексе палеоцен-эоценовых пострифтовых отложений отмечены клиноформенные комплексы, материал для которых транспортировался с востока.

Ключевые слова: Восточно-Сибирское море, осадочные бассейны, стратиграфия.

Four seismic complexes in the sedimentary cover of East Siberian Sea basin were distinguished: Aptian-Albian (synrift), upper-Cretaceous (synrift), Paleocene-Eocene (postrift) and Oligocene-Quare-nary (postrift). Two rift phases took place during Cretaceous history of East Siberian Sea, Aptian-Albian main phase and upper-Cretaceous additional phase. Later rifting regime was replaced by transpression that preceded forming of Cretaceous-Paleocene unconformity. Clinoform complexes are observed in postrift part of the section. Sediments forming clinoform complexes were transported from the East.

Key words: East Siberian Sea, sedimentary basins, stratigraphy.

Введение. Работа основана на интерпретации сети сейсмических профилей (рис. 1). Региональные геологические данные и информация о геологическом строении прилегающих береговых территорий положены в основу интерпретации сейсмических данных. Скважины в изучаемом регионе отсутствуют. Цель работы — выделение сейсмических комплексов и создание схемы геологического строения региона Восточно-Сибирского моря.

Восточно-Сибирское море — наименее изученная часть российского Арктического шельфа. Более ранние работы основаны на крайне ограниченном объеме сейсмических данных. Основные результаты исследований этого региона представлены в нескольких публикациях. В.А. Виноградов с соавторами [Vinogradov et al., 2006] отмечают, что образование структуры осадочного чехла Восточно-Сибирского моря, как и всего Арктического шельфа, произошло в две стадии, граница между которыми приходится на баррем—апт. В строении осадочного чехла выделяется элсмирская секвенция, аналогичная таковой в Чукотском море. Выявлены три отражающих горизонта: В1 — нижнемеловое несогласие, на севере срезающее нижележащие осадки, которые расположены между отражающими горизонтами А и В, на юг мощность отложений возрастает до 7 км. Также к югу увеличи-

вается степень деформации пород. В работе [Franke, Hinz, 2009] показано, что на сейсмических профилях в Восточно-Сибирском море выделяется слоистый осадочный чехол, залегающий на гладком акустическом фундаменте. Выделяются три сейсмических горизонта: кровля фундамента (поздний мел), раннео-лигоценовый и позднемиоценовый. В работе [Miller, Verzhbitsky, 2009] возраст сейсмического горизонта, соответствующего кровле акустического фундамента, охарактеризован как апт-альбский. Соответственно предполагается, что возраст самых древних пород осадочного чехла может быть позднемеловым. Растяжение в регионе предполагается в направлении от восток-северо-восточного—запад-юго-западного до северовосточного—юго-западного. С.С. Драчев с соавторами [Drachev et al., 2010] описывают Восточно-Сибирский бассейн как область, заполненную терригенными отложениями, максимальная мощность которых может достигать 8 км. Возраст осадочных отложений варьирует от позднемелового до четвертичного. Осадочная толща подразделяется на три части: нижнюю (сеноман-туронская—палеоценовая), образование которой соответствует тектонически стабильному платформенному режиму, среднюю (эоценовая— среднемиоценовая), накопившуюся в условиях быстрого погружения и транстенсионного режима, и

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, аспирант; e-mail: lineva.maria@gmail.com

2 ОАО НК «Роснефть», зам. директора Департамента геолого-разведочных работ, лицензирования и ресурсной базы на шельфе, докт. геол.-минерал. н.; e-mail: n_malyshev@rosneft.rn

3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра региональной геологии и истории Земли, профессор; e-mail: amnikishin@gmail.com

Рис. 1. Схема расположения сейсмических профилей в ВосточноСибирском море

верхнюю (позднемиоценовая—плейстоценовая), соответствующую активным тектоническим движениям в области Восточно-Сибирского моря.

В сейсмическом разрезе на изучаемой территории наблюдаются комплексы акустического фундамента и осадочного чехла. В отложениях осадочного чехла выделяются четыре сейсмических комплекса — два синрифтовых (нижний ограничен горизонтами ES1 и ES2, верхний — горизонтами ES2 и ES3) и два пост-рифтовых (нижний ограничен горизонтами ES3 и ES4, верхний — горизонтом ES4 и поверхностью дна моря).

Горизонт ES1 представляет собой ярко выраженную эрозионную поверхность несогласия и отвечает высокоамплитудному отражению (рис. 2). Этот го-

ризонт служит подошвой сейсмического комплекса, отвечающего осадочному заполнению рифтовых бассейнов. Горизонт прослеживается на всей территории Восточно-Сибирского моря и интенсивно дислоцирован сбросовыми разрывными нарушениями. Горизонт Е81 предположительно имеет среднеаптский возраст. На о. Большой Ляхковский (Новосибирские о-ва) описаны [Кузьмичев и др., 2006] синколлизионные терригенные отложения, верхний предел возраста которых определен как апт—альб на основании времени внедрения постколлизионных гранитов и диоритов. На о. Котельном (Новосибирские о-ва) описаны вулканиты риолитового состава, которые входят в нижнюю часть посторогенного комплекса, заполнявшего рифтогенные впадины. Вулканиты накапливались в обстановке посторогенного растяжения, они датированы аптом и ранним—средним альбом [Кузьмичев и др., 2009]. В районе Певека отмечены [МШег, Уег-2ИЬи8ку, 2009] гранитоиды, возраст которых колеблется от 120 до 105 млн лет, предположительно их внедрение маркирует смену тектонического режима со сжатия на растяжение. Все вышеперечисленные факты позволяют датировать горизонт Е81 аптом и ранним—средним альбом. Таким образом, возраст осадочного чехла Восточно-Сибирского моря, вероятно, апт-четвертичный.

Горизонт Е81 представляет собой подошву син-рифтового комплекса апт-альбского возраста. Этот комплекс на сейсмических разрезах представлен субпараллельными и дивергентными отложениями средней частоты и разной амплитуды, преимущественно низкой. В кровле и подошве комплекса наблюдаются угловые несогласия с подстилающими и перекрывающими отложениями, выраженные налеганием и прилеганием для подошвы и кровельным прилеганием для кровли. Мощность комплекса достигает 3000 мс в самой погруженной части Восточно-Сибирского шельфа. На о-вах Де Лонга временному этапу об-

Рис. 2. Сейсмические комплексы, выделяемые в разрезе чехла Восточно-Сибирского моря

разования горизонта Е81 соответствуют отложения щелочных базальтов с линзами туфоалевролитов. Кроме того, на сейсмических разрезах области плато Де Лонга наблюдаются пачки ярких высокоамплитудных отложений, которые отвечают, по-видимому, излияниям базальтов, датируемых 125 млн лет. На Новосибирских о-вах уровню апт-альбского син-рифтового комплекса соответствуют угленосные отложения глин, алевролитов, песчаников и песков, чередующихся с конгломератами, кислыми туфами, туфопесчаниками. Эти образования с угловым несогласием залегают на нижележащих отложениях [Ко8'ко, Korago, 2009].

Горизонт ES2 выделяется на основании резкой смены волновой картины на всей территории Восточно-Сибирского моря. Горизонт представляет собой поверхность несогласия с элементами кровельного прилегания нижележащих отложений и подошвенного налегания нижележащих. Этот горизонт, как и горизонт Е81, разбит разломами сбросовой природы и разделяет выше- и нижележащий син-рифтовые осадочные комплексы. Возраст горизонта датируется границей раннего и позднего мела.

Горизонт Е82 представляет собой подошву второго синрифтового комплекса позднемелового возраста. На сейсмических профилях комплекс представлен субпараллельными отражениями разной частоты (со средней и высокой амплитудой), имеет подошвенное налегание, в котором выявлены сбросы, что служит признаком его синрифтовой природы. Мощность комплекса достигает 1500 мс. Верхнемеловые отложения на Новосибирских о-вах горизонтально залегают на выветрелых раннемеловых риолитах и представлены глинами и алевролитами с прослоями песка, песчаника, гравия и углей, включающих окаменелые остатки листьев и корней растений [Ко8'ко, Korago, 2009].

Горизонт ES3 прослеживается как высокоамплитудное отражение, выдержанное на всей площади ВосточноСибирского моря, и представляет собой региональное угловое несогласие. Вышележащие отложения имеют с горизонтом Е83 соотношение подошвенного налегания. Горизонт не имеет смещения по разрывным нарушениям (за исключением некоторых вертикальных), он представляет собой кровлю осадочного заполнения рифтов. Ниже этого горизонта отложения местами полого деформированы, горизонт служит границей между меловыми и палеогеновыми отложениями. Образование горизонта отвечает событию региональных деформаций и режиму сдвиго-сжатия.

Палеоцен-эоценовый пострифтовый комплекс, ограниченный горизонтами Е83 и Е84, представлен пакетом парал-

лельных, частично прерывистых отложений средней амплитуды и частоты. Мощность комплекса достигает 3500 мс. На Новосибирских о-вах разрез палеоцен-эоценовых отложений начинается с коры выветривания раннепалеоценового возраста [Геология и полезные..., 2004]. Вышележащие отложения представлены континентальными глинами с прослоями песка в северной части островов и морскими песчаниками с прослоями глин в восточной части Korago, 2009].

Горизонт ES4 представляет собой несогласную границу, нижележащие отложения имеют с горизонтом контакт кровельного прилегания. Горизонт Е84 разделяет два пострифтовых комплекса, не осложнен разрывными нарушениями и предположительно имеет позднеэоценовый возраст. Мощность комплекса достигает 2000 мс. Сверху комплекс ограничен дном моря. Этому стратиграфическому уровню в разрезе отложений Новосибирских о-вов соответствуют прибрежно-морские и континентальные отложения с прослоями бурых углей, трансгрессивно залегающие на подстилающих палеоцен-эоценовых отложениях Т^аму, 2002].

Основные структурные элементы, выделяемые в Восточно-Сибирском море, представлены рифтами и разделяющими их поднятиями (рис. 3).

Дремхедский рифтовый бассейн расположен в восточной части Восточно-Сибирского моря, на северо-запад от о. Врангеля. На северо-востоке он переходит в Северо-Чукотский бассейн. Дремхед-ский рифт — наиболее глубокая рифтовая структура Восточно-Сибирского моря (рис. 4, 5). Здесь толщина

Рис. 3. Структурная схема строения Восточно-Сибирского моря

Восточно-Сибирская система рифтов Барановское поднятие Дремхедский рифт Шелагское поднятие

100 000 200 000 300 000 400 000 500 000 600 000 700 000 800 000 900 000 м

Рис. 4. Композитный временной сейсмологический разрез через основные структуры Восточно-Сибирского моря

Рис. 5. Временной сейсмологический разрез через Дремхедский рифт

осадочного чехла доходит до 7000 мс. С западной стороны Дремхедский рифт ограничен крупным разломом запад-северо-западного—восток-юго-восточного простирания, к которому и приурочена область

максимального погружения фундамента. В южном направлении происходит быстрое обмеление рифта, и он переходит в Шелагское поднятие. Максимальную мощность в пределах Дремхедского рифтового бас-

Рис. 6. Временные сейсмологические разрезы по профилям: сверху — вниз БС-90-42а, Б889104, А7

Рис. 7. Временной сейсмологический разрез по профилю 5AR с краевым прогибом палеоцен-эоценового возраста

сейна имеет нижнемеловой рифтовый комплекс (до 5000 мс), тогда как на верхнемеловой синрифтовый комплекс и пострифтовый комплекс приходится по ~1000 мс. С запада и юго-запада Дремхедский рифт ограничен Барановским поднятием, с востока — Ше-лагским поднятием (рис. 4, 6, а). В некоторых местах Шелагского поднятия фундамент практически выходит на поверхность и перекрыт лишь отложениями верхнего постритфового комплекса, иногда присутствуют пострифтовые отложения, а также синриф-товые отложения верхнего синрифтового комплекса. Мощность осадочного чехла на Шелагском поднятии изменяется от 100 до 500 мс.

К Дремхедскому рифту приурочена область кон-седиментационной складчатости (рис. 5), датируемая началом позднего мела, что отвечает началу образования второго синрифтового комплекса.

На юго-восток от Дремхедского рифта и на северо-запад от о. Врангеля расположен краевой прогиб Умкилир палеоцен-эоценового возраста (рис. 7). Мощность отложений в краевом прогибе составляет ~3000 мс, прогиб ограничен крупным надвигом запад-юго-западного—восток-северо-восточного простирания. Отложения краевого прогиба перекрыты пост-

о

1

2

3

4

5 с

рифтовыми отложениями олигоцен-четвертичного комплекса. В пределах палеоцен-эоценовых отложений на север от краевого прогиба наблюдается клино-форменный комплекс, представляющий собой дельту палеореки, расположенной на север-северо-западе от о. Врангеля (рис. 8). В соответствии с положением клиноформенных комплексов в пространстве можно предположить, что транспортировка осадочного материала происходила с востока.

Барановское поднятие отделяет Дремхедский бассейн от Восточно-Сибирской системы рифтов (рис. 4, 6, а). В области Барановского поднятия мощность осадочного чехла изменяется от 150 до 600 мс. Синрифтовые отложения и часть пострифтовых на поднятии местами выклиниваются, и осадочный чехол представлен только отложениями верхнего пострифтового комплекса.

Восточно-Сибирская система рифтов (рис. 4, 6, б, в) занимает центральную часть Восточно-Сибирского моря и представляет собой обширную структуру, где глубина залегания фундамента варьирует в пределах 4500—10 000 мс в наиболее погруженной части. Мощность первого синрифтового комплекса достигает здесь 2000 мс, мощность второго синрифтового

Рис. 8. Временной сейсмологический разрез через клиноформенный комплекс палеоцен-эоценового возраста

комплекса 800 мс, первого пострифтового комплекса 700 мс, второго пострифтового комплекса 400 мс.

Заключение. На сейсмических разрезах ВосточноСибирского моря выделяются комплексы акустического фундамента и осадочного чехла. В осадочном чехле выделены горизонты ES1, ES2, ES3 и ES4, разделяющие его на раннемеловой (синрифтовый), позднемеловой (синрифтовый), палеоцен-эоценовый (пострифтовый) и олигоцен-четвертичный (постриф-товый) комплексы.

Заложение бассейна шельфа Восточно-Сибирского моря произошло в апте—альбе и ознаменовалось началом процесса рифтинга, возраст которого определяется в соответствии с возрастом базальтов на плато Де Лонга. Таким образом, предшествующие рифтингу деформации завершились, вероятно, к среднему апту, а процессы рифтинга начались не ранее излияния базальтов плато Де Лонга, т.е. по крайней мере 125 млн лет назад.

Последующее развитие рифтового бассейна Восточно-Сибирского моря включало две рифтовые

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Геология и полезные ископаемые России. Т. 5. Арктические и дальневосточные моря. Кн. 1. Арктические моря / Под ред. И.С. Грамберга, В.Л. Иванова, Ю.В. Погребицко-го. СПб.: Изд-во картфабрики ВСЕГЕИ, 2004. 468 с.

Кузьмичев А.Б., Соловьев А.В., Гоникберг В.Е. и др. Синколлизионные мезозойские терригенные отложения о. Большой Ляховский (Новосибирские острова) // Стратиграфия, геол. корреляция. 2006. Т. 14, № 1. С. 35—53.

Кузьмичев А.Б., Соловьев А.В., Гоникберг В.Е. и др. Апт-альбские отложения на о. Котельный (Новосибирские острова): новые данные о строении разреза и игнимбрито-вом вулканизме // Стратиграфия, геол. корреляция. 2009. Т. 17, № 5. С. 69-94.

Drachev S.S., Malyshev N.A., Nikishin A.M. Tectonic history and petroleum geology of the Russian Arctic Selves: an overview // Petrol. Geol. Conf. Ser. 2010. Vol. 7. P. 591-619.

стадии — основную апт-альбскую и дополнительную позднемеловую. Фазы рифтинга разделены этапом деформаций, который отразился в угловом несогласии, разделяющем две стадии рифтинга, и конседиментационных складках в основании более молодых синрифтовых отложений. Инверсия рифтов произошла в позднем мелу.

Дальнейшие деформации сдвиго-сжатия, завершившие рифтовую стадию развития, отмечены образованием регионального несогласного горизонта, датированного границей мела и палеогена. Образование вышележащего пострифтового комплекса сопровождалось формированием краевого прогиба Умкилир и крупного надвига запад-юго-западного— восток-северо-восточного простирания в районе о. Врангеля.

Также в пострифтовую фазу развития осадочного бассейна Восточно-Сибирского моря формировался крупный клиноформенный комплекс, для которого характерен снос осадочного материала с востока, по границе с Северо-Чукотским бассейном.

Franke D., Hinz K. Geology of the Shelves surrounding the New Siberian Islands // Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. Vol. 4. P. 35-44.

Kos'ko M, Korago E. Review of geology of the New Siberian Islands between the Laptev and the East Siberian Seas, north east Russia // Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. Vol. 4. P. 45-64.

Kos ko M.K., Trufanov G.V. Middle Cretaceous to Eopleis-tocene Sequences on the New Siberian Islands: an approach to interpret offshore seismic // Marine and Petrol. Geol. 2002. Vol. 19. P. 901-919.

Miller E.L., Verzhbitsky V.E. Structural studies near Pevec, Russia: implications for formations of the East Siberian Shelf and Makarov Basin of the Arctic Ocean // Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. Vol. 8. P. 1-19.

Vinogradov V.A., Gusev E.A., Lopatin B.G. Structure of the Russian Eastern Arctic Shelf // OCS Study ICAM IV Proceed. 2006. Vol. 3. P. 90-98.

Поступила в редакцию 22.05.2014