Коллектив авторов - Строение и история развития литосферы

Заметим, что граница Мохо в Амеразийском бассейне не является изотермической, т. е. температура на ней зависит от мощности коры. Этот же результат был получен ранее практически для всех пассивных переходных зон Мирового океана, в отличие от активных конвергентных зон Западной Пацифики ( Смирнов, Сугробов, 1980 ), где был сделан вывод об изотермической природе границы Мохо.

Рис. 13. Сейсмический (v, км/с) и геотермический (изолинии – Т,°С) разрезы вдоль профилей «СЛО-92» (А) и «Арктика-2000» (В). Крапом показана область фракционного плавления в мантии.

Рис. 14. Распределение температур (Т,°С) (А) и теплового потока (мВт/м 2) (Б) вдоль профиля «СЛО-8991».

В верхней мантии, в пределах твердой литосферы температура нарастает от 700–750°С до 1200°С на глубине 42–45 км. Кровля термической астеносферы, приуроченная к изотерме 1250°С с учетом РТ-условий для данной глубины, проявляется на глубине 50 км.

Таким образом, мы прогнозируем мощность литосферы под Котловинами Подводников равную 50 км. Это несколько меньшая мощность, чем у литосферы абиссальных котловин Мирового океана (70–80 км), но типичная для пассивных континентальных окраин атлантического типа. Именно такие оценки мощности литосферы были получены в Ангольской, Бразильской и Канарской континентальных окраинах при исследованиях теплового поля на трансатлантических геотраверсах ( Подгорных, 1986 ). Полученные данные позволяют констатировать отсутствие новейшей тектономагматической активности в районе Котловин Подводников.

Анализ фонового теплового потока показал, что внутри литосферы Котловин Подводников он составляет 60–70 мВт/м 2. Имеется тенденция некоторого увеличения фонового теплового потока вкрест простирания Котловины. Так, под Хребтом Менделеева он достигает 80 мВт/м 2. Однако это вполне объяснимо влиянием структурно-теплофизических неоднородностей из-за пониженной теплопроводности неконсолидированных осадков Котловин по сравнению с обнажающимся складчатым комплексом Хребта Менделеева, обладающим более высокой теплопроводностью.

Котловины Подводников, исходя из имеющихся данных о строении земной коры, а также на основании моделирования толщины литосферы, можно рассматривать как структуры пассивной континентальной окраины Атлантического типа.

Анализ термического режима литосферы этих структур не позволяет говорить о проявлениях новейшей тектонической активности. По-видимому, Котловины Подводников сформированы на месте континентального блока, существовавшего в геологическом прошлом, при прогибании верхней части литосферы. Аналогичные по строению котловины авторы исследовали в Юкатанском бассейне Карибского моря ( Кононов и др., 1990 )

По своей тектонической структуре Западно-Арктический регион является типичной мозаичной областью, что не позволяет для него остановиться на методике двухмерного геотермического моделирования, которое по сравнению с трехмерной моделью с теми же геотермическими параметрами и геометрией дает априорную систематическую погрешность в 10–15 %. В связи с этим полученные результаты расчета глубинных температур не распространяются за пределы створа профиля. Для того, чтобы перейти к трехмерной модели, все профильные створы помещаются на единый трехмерный плот в координатах: «широта-долгота-глубина».

Точность расчетов оценивалась по двум критериям: во-первых, по совпадению модельного и измеренного в скважинах теплового потока; во-вторых, по совпадению температур на пересечении профилей. Метод наименьших квадратов, примененный для оценки погрешности глубины нахождения изотерм в створе пересечения профилей, показал, что она составляет 150 м, что при средней глубине расчета температур 30 км составляет относительную погрешность 0,5 %.

Особенностью трехмерного моделирования является установление температур, а следовательно, и всех остальных геотермических параметров в геометрии «широта-долгота-глубина» для всего региона. С помощью объемной интерполяции программы «TECPLOT» мы получили трехмерную картину распределения температур на всю глубину исследования (до 35 км) и для всего региона. Аналогичная процедура была применена и для рисовки трехмерной картины распределения теплового потока. Программа позволяет построить глубинные срезы температур и тепловых потоков на любой глубине, а также изотермические поверхности.

Проанализируем полученные результаты моделирования.

Наибольшие значения геотермических градиентов наблюдаются в юго-восточной и восточной частях Баренцева моря, прилегающих к Канину п-ову, о-ву Колгуев и арх. Новая Земля, а также в Южно-Карской впадине (см. рис. 2). Это естественно вызывает появление температурных аномалий на глубинных срезах. Величина аномалий температуры относительно фоновых значений изменяется от +20°С на глубине 3 км (при фоновых температурах 90–100°С) до +40°С на глубине 5 км (при фоновых температурах 125–140°С). Однако эти аномалии связаны не с высоким глубинным тепловым потоком в этом районе, а с относительно пониженной теплопроводностью разреза, т. к. в сторону континента увеличивается мощность сравнительно низкотеплопроводного гранитно-метаморфического слоя. Тем не менее, юго-восточная и восточная части Баренцева моря характеризуются подъемом изотермических поверхностей, в том числе и тех, которые контролируют температурный интервал катагенеза углеводородного вещества. С этим, по-видимому, связана приуроченность уже открытых нефтегазовых месторождений именно к «температурному куполу» на юго-востоке и востоке моря, что хорошо иллюстрируется на рис. 15 и рис. 16.

Рис. 15. 3D-модель геотемпературного поля Баренцево-Карского региона (изотермы, °С).

Рис. 16. Температурные карты срезы на глубине 3 (1), 4 (2) и 5 км (3) в Баренцевом море (точками показано расположение месторождений углеводородов)

Нами не исключается возможность нахождения месторождений в других частях Баренцева моря на большей глубине. Пользуясь теми же интерпретационными критериями о приуроченности месторождений к температурному интервалу катагенеза, можно предположить их нахождение на глубинах 6–8 км в юго-западной и западной частях моря и на глубинах 5,5–7,0 км – в северо-западной части ( Хуторской, Подгорных, 2001 ).