В настоящее время обширные области арктических континентальных окраин привлекают пристальное внимание исследователей в связи с перспективами открытия и эксплуатации месторождений углеводородов, а также связанными с этим экологическими проблемами. Вследствие этого возникает необходимость обоснования развития шельфовых зон арктических морей как при естественных климатических изменениях в будущем, так и при антропогенном воздействии на морские экосистемы. Лаптевоморский регион и его континентальное обрамление являются ключевыми для понимания проблем позднекайнозойской геологической эволюции российской Арктики, и в последние годы представляет собой арену для интенсивных палеогеографических исследований международного научного сообщества. Здесь работают совместные российско-германские, российско-шведские, российско-норвежские и российско-американские экспедиции, в результате работ которых получен большой объем фактического материала. В последнее десятилетие проблемам взаимодействия суши и моря, а также процессам, происходящим на арктическом шельфе России, был посвящен ряд национальных и международных исследовательских проектов. В работах трех из таких проектов (российско-германских билатеральных проектов «Laptev Sea System» в 1995;1998 гг. и «Laptev Sea System 2000» в 1999;2000 гг., а также в российской федеральной программе геологического картирования Locгeoлкapтa-1000 III поколение) принимал участие автор данной работы.
Актуальность работы определяется необходимостью переинтерпретации и обобщения всех имеющихся геолого-геофизических данных, полученных за последние годы, а также результатов инженерно-геологического научного бурения в пределах шельфа моря Лаптевых, который на сегодняшний день остается одним из наименее изученных регионов Российской Арктики особенно по сравнению с шельфами морей Баренцева и Карского. Кроме того, значение геоэкологического районирования подчеркнуто требованиями к материалам Госгеолкарты -1 ООО и -200 нового поколения, как основополагающим при лицензировании участков под поисковые, разведочные и добычные работы на шельфе.
Исследования позднекайнозойского чехла моря Лаптевых, в осадочной летописи которого отражена синокеаническая эволюция региона, имеют важнейшее значение для познания неотектонических процессов материковой окраины и прогноза изменений природных обстановок в будущем. Развитие таких событий, как, например, глобальный подъем уровня Мирового океана, может оказаться не менее (а может и более) интенсивным, чем в прошлом, что в свою очередь влечет необходимость прогноза развития прибрежно-шельфовых зон арктических морей на основе комплексных геологических и гео-экологических исследований с учетом палеогеографической ретроспективы.
Диссертационная работа выполнялась в значительной мере как часть как часть комплексных исследований по российско-германским междисциплинарным проектам «Laptev Sea System» и «Laptev Sea System 2000», проходящим в рамках межправительственного соглашения «О сотрудничестве в области морских и полярных исследований». Завершающий этап работы осуществлялся при финансовой поддержке гранта № OSL-OO-11, предоставленного российско-германской лабораторией полярных и морских исследований им. О. Ю. Шмидта.
Цели и задачи работы.
Основной целью настоящей работы являлось изучение строения позднекайнозойского чехла моря Лаптевых, проведение палеогеографических исследований, направленных на выявление условий осадконакопления позднекайнозойских отложений в пределах шельфа. Изучение современных ландшафтов моря Лаптевых, их связи с основными тектоническими структурами и поздекайнозойскими экосистемами.
Для достижения поставленной цели автором решаются следующие задачи:
• Выявление периодов и масштабов воздействия процессов океанообразования на формирование фациальных зон шельфа моря Лаптевых.
• Создание пространственно-временных моделей смены палеогеографических и фациальных обстановок Лаптевоморского региона для основных этапов геологического развития.
• Проведение геоэкологического районирования шельфа моря Лаптевых на основе комплексного анализа геолого-геофизических и геоморфологических данных с учетом палеогеографической ретроспективы.
Фактический материал и личный вклад автора.
В основу диссертационной работы положены личные наблюдения автора сделанные им в процессе полевых работ на полуострове Таймыр и в ходе морской экспедиции TRANSDRIFT-VIIIфондовые геолого-геофизические материалы НИИГА-ВНИИОкеангеология, НЗКГРЭ, ЦАГРЭ, ПМГРЭ, ОАО МАГЭа также опубликованные данные по результатам работ научно-исследовательского центра полярных и морских геонаук ГЕОМАР (г. Киль, Германия), института полярных и морских исследований им. А. Вегенера (г. Бремерхавен, Германия) на шельфе моря Лаптевых и прилегающей суше [129, 130, 131, 132]. Помимо этого автором были проделаны палеонтологические анализы малакофауны и микрофауны (фораминиферы) из грунтовых колонок шельфа моря Лаптевых и обнажений п-ва Таймыр, совместно с Л. А. Тверской микрофаунистический анализ (фораминиферы) керна скважин, результаты которых также вошли в работу.
Геологическое строение позднекайнозойского чехла моря Лаптевых освещено на основании более чем 150 научных статей, геологических карт и объяснительных записок к ним, составленных в отделе геологического картирования (ОГК) ВНИИОкеангеология, в работе над которыми принимал участие и автор данной работы. Другим источником данных послужили результаты донного пробоотбора в ходе российско-германских морских экспедиций TRANSDRIFT-II, III, IV на НИС «Капитан Драницин» и ледоколе «POLARSTERN», а также результаты первого мелководного бурения в пределах шельфовой части моря Лаптевых проведенного в ходе экспедиции 2000 года TRANSDRIFT-VIII на борту БС «КИМБЕРЛИТ» и ГС «ЯКОВ СМИРНИЦКИЙ». В получении и обработке последних автор принимал непосредственное участие. В работе нашли место результаты обработки материалов непрерывного сейсмоакустического профилирования, выполненного в ходе совместных российско-германских экспедиций на борту ледокола «POLARSTERN» в 1993, 1995 и 1998 гг., проинтерпретированные в отделе геологического картирования ВНИИОкеангеология. В работе использованы результаты палеонтологических анализов, проделанных автором, а также данные Дружининой Н. И., Слободина В. Я., Барановской О. Ф., Бугровой Э. М., Гудиной В. И., Тверской Л. А. (фораминиферы) — Лев О. М. (остракоды) — Пономаревой Д. Г., Демченко Л. Н., Хитровой P.M., Иванова О. А. (палинология) — Белевич A.M., Глезер З. И. (диатомовые водоросли) — Рюминой И. И., Зархидзе B.C., Талденковой Е. Е., (моллюски).
Основные методы исследования.
Для решения поставленных задач автор пользовался следующими методами: сейсмостратиграфический анализ результатов сейсмоакустического профилирования, батиметрический анализ, геоморфологический анализ, макро-и микрофаунистические исследования отложений, комплексный палеогеографический и палеоэкологический анализы с использованием всех геолого-геофизических данных для воссоздания природных обстановок прошлого и истории их развития.
Защищаемые положения 1. Палеогеографические изменения, происходившие в Лаптевоморском седиментационном бассейне в течение позднего кайнозоя, обусловлены рифтогенньши процессами Евразийского бассейна и Лаптевоморской континентальной окраины.
2. В течение неоплейстоцена на Лаптевоморской континентальной окраине фиксируется неравномерное проявление трангрессивно-регрессивных фаз развития Арктического морского бассейна, обусловленное различной степенью неотектонической активности западной и восточной частей шельфа.
3. На основе выполненных палеогеографических реконструкций позднекайнозойских природных обстановок Лаптевоморского седиментационного бассейна впервые проведено геоэкологическое районирование. В предлагаемой схеме выделены семь типов субаквальных ландшафтов, девять геоэкологических районов, объединенных в три геоэкологические провинции.
Научная новизна и практическая значимость.
В работе рассматривается действенность принципа унаследованности геолого-динамических обстановок в процессе формирования морского седиментационного бассейна. Впервые выявлены эко-фациальные связи морских палеоландшафтов, сменяющих друг друга в течение позднего кайнозоя, а также зависимость ландшафтно-фациальных зон от тектонических структур и динамики их развития. Работа может также рассматриваться как затрагивающая проблемы геоэкологического районирования, экологического и климатологического мониторинга на шельфе моря Лаптевых и прилегающей суше.
Апробация работы и публикации.
Предварительные результаты и основные положения работы докладывались на: ежегодных научных конференциях студентов, аспирантов й молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1997, 1998 гг.) — Всероссийском совещании «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке» (Санкт-Петербург, 1998 г.) — III международной конференции «Arctic Margins» (Ганновер, Германия, 1998 г.) — VII, VIII и IX научных конференциях Института геологии Коми НЦ УрО РАН «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Уральского сегмента» (Сыктывкар, 1998, 1999, 2000 гг.) — конференции молодых ученых «Новое в геологии Арктики» (Санкт-Петербург, 1999 г.) — XIII международной школе морской геологии (Москва, 1999 г.) — совещании «Геология и тектоника платформ и орогенных областей Северо-Востока Азии» (Якутск, 1999 г.) — VI рабочем совещании по российско-германскому сотрудничеству в рамках проекта «Laptev Sea System 2000» (Санкт-Петербург, 2000 г.) — XXV пленуме Геоморфологической комиссии РАН «Проблемы экологической геоморфологии» (Белгород, 2000 г.) — I молодежной конференции, «Современные вопросы геотектоники» (Москва, 2001 г.) — международной конференции «Полярные области Земли: геология, тектоника, ресурсное значение, природная среда» (Санкт-Петербург, 2001 г.) — международной конференции «Climate Drivers of the North» (Киль, Германия, 2002 г.).
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору Ю. Е. Погребицкому за внимание, помощь и ценные научные консультации, своим коллегам из ВНИИОкеангеология за консультации и советы: В. А. Виноградову, Б. Г. Лопатину, Е. А. Гусеву, О. Г. Ромащенко, П. В. Реканту, М. В. Мэннис, А. В. Зайончику, за техническую помощь в работе К. С. Рыбакову, Д. В. Рощиной, С. О. Гвоздевой, коллегам из ААНИИ И. А. Дмитренко, В. Н. Чуруну и С. А. Кириллову, С. Ю. Березовской за моральную поддержку и предоставленные результаты исследований.
За обсуждения работы и критические замечания автор искренне признателен Е. И. Поляковой, Е. Е. Талденковой, О. С. Юрченко (МГУ), Д. Ю. Болыииянову (ААНИИ), Д. В. Зархидзе (ОАО «Полярноуралгеология»), Е. Н. Кандиано (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) и всем сотрудникам кафедры Исторической и Динамической геологии СПбГГИ (ТУ).
Автор выражает благодарность руководителю российско-германских проектов «Система моря Лаптевых» и «Система моря Лаптевых-2000» X. Кассенс (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) за предоставленную возможность участвовать в экспедиции в море Лаптевых и поддержку моих исследований, Х. А. Бауху (ГЕОМАР, г. Киль, Германия) за ценные замечания и наставления, руководителям российско-германской лаборатории полярных и морских исследований им. О. Ю. Шмидта — X. Кассенс и Л. А. Тимохову (ААНИИ) за возможность проведения анализов на базе лаборатории.
Важные результаты, использованные в данной работе, были получены при микрофаунистическом анализе образцов, который выполняли Л. А. Тверская (ОАО «Полярноуралгеология»), Э. М. Бугрова, З. И. Глейзер (ВСЕГЕИ).
Автор искренне признателен [B.C. Зархидзе) и |Е.Е. Мусатову|, людям, чьи критические замечаний и огромный опыт и наставления явились определяющими при выборе тематики представляемой работы.
Наконец, выполнение работы было бы невозможно без поддержки и постоянной заботы моей семьи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В результате проведенных комплексных геолого-геофизических исследований, включающих широкий спектр как первичных данных, так и результатов их интерпретации исследованны особенности геологического строения Лаптевоморского региона и сделаны выводы об индивидуальных, присущих только этой части Мирового океана, чертах позднекайнозойской эволюции. Повышенные мощности верхнемелового-кайнозойского чехла (до 45 и 8−12 км в восточной и западной частях шельфа соответственно) свидетельствуют о непрерывном тектоническом прогибании бассейна с позднего мела. Столь мощное позднемезозойско-кайнозойское прогибание, в целом нехарактерное для пассивных зон перехода, выделяет Лаптевоморскую седиментационный бассейн из общего ряда Арктических окраин и обусловлено рифтогенными процессами Евразийского бассейна и Лаптевоморской континентальной окраины. В результате проведенного анализа геолого-геофизических данных и результатов их интерпретации были выявлены основные периоды воздействия процессов океанообразования на формирование фациальных зон шельфа моря Лаптевых. В позднекайнозойской геологической эволюции выделены плиоценовый, эоплейстоцен-средненеоплейстоценовый, позднеплейстоценовый и голоценовый палеогеографические этапы, для наиболее показательных из них были построены палеогеографические схемы.
По результатам комплексного анализа геолого-геофизических и геоморфологических данных, с учетом современных океанографических характеристик и палеогеографической ретроспективы, было проведено геоэкологического районирования шельфа моря Лаптевых. На основе оригинальной батиметрической карты моря Лаптевых и, составленной в соавторстве с О. Г. Ромащенко геоморфологической карты была составлена схема геоэкологического районирования. Даны краткое описание выделенных ландшафтных зон и прогноз возможных изменений природных обстановок при возможном повышении уровня моря. Предлагаемая схема геоэкологического районирования открыта для дальнейшей детализации.
