А. А. Лихачев, В. Ю. Глебовский

ВНИИОкеангеология, г. Санкт-Петербург

 

 

Несмотря на то, что в последние годы в котловине Нансена (бассейн Северного Ледовитого океана) было проведено несколько экспедиций, сведений о мощности ее осадочного чехла, подтвержденных сейсмическими данными по-прежнему очень мало. Мощность осадочного чехла является важнейшей информацией как для регионального изучения и моделирования процессов, связанных с формированием осадочных бассейнов, так и для прогнозной оценки нефтегазоносности. В последнее время она стала также одним из ключевых критериев для делимитации внешних границ континентального шельфа (ВГКШ) в рамках статьи 76 Конвенции ООН Закона о Море. Взаимный интерес норвежских и российских исследователей к решению проблемы ВГКШ привел к организации российско-норвежского проекта по определению характера распределения осадков в области Евразийского бассейна, примыкающей к континентальной окраине Шпицбергена.

В ходе совместных исследований был разработан метод, построенный на комплексном анализе сейсмической, магнитометрической и батиметрической информации с использованием современных геоинформационных технологий. Он позволяет эффективно картировать рельеф фундамента и в дальнейшем оценить мощность осадочного чехла.

Для определения возможностей метода была выбрана тестовая область в котловине Нансена с географическими координатами 83º50¢ –86є с. ш. и 13–34º в. д. Она наиболее хорошо изучена в сейсмическом отношении благодаря данным, полученным со шведского и американского ледоколов Оден и Поларштерн в 2001 г. [6, 8] и закрыта высокоточными цифровыми аэрогравиметрическими и аэромагнитными съемками, выполненными Морской исследовательской лабораторией ВМФ США [2]. Помимо этого в данном регионе существуют современные сводные базы батиметрических данных, как, например, цифровая карта и грид IBCAO. [9]. Они дают относительно точную информацию о рельефе дна океана.

Глубина до океанического фундамента определялась по магнитным данным с использованием метода многоисточниковой деконволюции Вернера (МДВ) [5], с помощью программы PDEPTH [3].

Входные параметры этой программы были выбраны на основе анализа тестовых расчетов в полосе геотраверса “Острова Де Лонга – Северный Полюс” [1, 7]. В качестве оптимальных были выбраны параметры, при которых достигалось наилучшее соответствие между акустическим фундаментом и фундаментом, рассчитанным по магнитным данным.

Исходные профильные магнитные данные в котловине Нансена перед началом расчетов были сглажены в скользящем окне размером 3 км. В качестве модели магнитоактивного источника был выбран “контакт”.

По окончании массовых расчетов была сформирована исходная база решений, которая в дальнейшем была тщательно проанализирована и отредактирована для того, чтобы отделить глубины, связанные с кровлей магнитоактивного фундамента от прочих, обусловленных мешающими факторами. Редактирование состояло из нескольких последовательных операций: осреднения решений в кластерах, удаления единичных и “попавших в воду” решений. Решения, полученные от аномалий, конфигурация которых заведомо отличается от пригодных для расчетов (широкие, низкоамплитудные аномалии; аномалии сложной формы и т. д.), также были удалены из базы данных. Вводилась поправка за простирание аэромагнитных профилей по отношению к магнитным аномалиям. Были отброшены решения, лежащие за пределами двух стандартных отклонений по отношению к соседним на том же самом профиле.

Оставшиеся и отредактированные решения, предположительно соответствующие поверхности фундамента, были сопоставлены с сейсмическими разрезами. Было установлено, что оценки глубины залегания фундамента по магнитным и сейсмическим данным с ледокола Оден в большинстве случаев хорошо соответствуют друг другу.

Все окончательно отобранные решения, предположительно связанные с кровлей магнитного фундамента, были пересчитаны в равномерную сеть значений по методу Кригинга [4] с размером ячейки 10´ 10 км.

В результате проведенных исследований в тестовой области было установлено, что оценки глубины залегания фундамента по магнитным и сейсмическим данным в генеральном плане хорошо соответствуют друг другу. Следует отметить, что карта рельефа магнитного фундамента строилась без учета сейсмических данных, т. е. независимо. Погрешность определений в среднем составила первые сотни метров. Поскольку результаты работы оказались обнадеживающими, массовые расчеты глубин до магнитных источников и последующая разбраковка результатов были выполнены в более обширной области с координатами 80–86°  с. ш. и 12–35°  в. д. В результате была построена итоговая цифровая карта глубин до магнитного фундамента и соответствующий ей грид (10´ 10 км).

Грид мощности осадочного чехла и соответствующая ему карта были созданы путем вычитания батиметрического грида IBCAO из грида глубин до магнитоактивного фундамента; последний был предварительно интерполирован в грид с размером ячейки 2.5´ 2.5 км.

Проведена оценка достоверности полученных определений глубин залегания магнитного фундамента путем сравнения их с глубинными разрезами построенными по данным, полученным на ледоколах Оден и Поларштерн в 2001 г. [6]. Для этого был выполнен расчет коэффициента корреляции и величины стандартного отклонения между вычисленными глубинами до магнитоактивного и до сейсмического фундаментов. Расхождения оказались незначительными. Это обстоятельство указывает на относительно высокую точность расчетов. Ошибки в определениях глубин после разбраковки и анализа находятся в пределах менее 20 % (как правило, 10 %). Эти ошибки предположительно связаны с двумя главными причинами: принципиальными возможностями метода оценки глубин до магнитных источников и недостаточно точным соответствием “магнитного” и акустического фундаментов.

Несмотря на относительно высокую разрешающую способность изложенного метода, итоговые гриды рельефа фундамента и мощности осадочного чехла оказались генерализованными. Последнее обстоятельство может быть объяснено тем фактом, что плотность магнитных профилей слишком мала для того, чтобы оценить искомые параметры настолько же детально, как с помощью сейсмического метода.

В заключение, следует отметить, что полученную информацию о рельефе фундамента и распределении осадков в исследованной области котловины Нансена предполагается использовать в рамках международного проекта по созданию карты мощности осадочного чехла Северного Ледовитого океана.