Строение и история развития литосферы

Начавшаяся в 80-е годы интенсивная разведка нефтегазовых месторождений на шельфе сопровождалась бурением на акватории и на островах глубоких скважин, в которых проводились каротажные исследования, в том числе и термокаротаж. К этому времени относятся и первые скважинные измерения теплового потока в южной части Карского моря. Обработка термических измерений позволила оценить значения градиентов температуры, а теплофизические исследования керна скважин – теплопроводность пород. Таким образом были получены первые кондиционные измерения теплового потока в регионе (Цыбуля, Левашкевич, 1992), которые после применения методики учета сезонных колебаний температуры были уточнены (Левашкевич, 2005) (рис. 1).

Рис. 1. Геотермическая изученность Баренцевского региона.

Тем не менее, скважинные геотермические измерения для такой обширной территории были редки и не позволяли составить картину распределения температур и тепловых потоков, а тем более рассчитать глубинные температуры в литосфере региона.

Обобщение имеющихся скважинных и зондовых измерений тем не менее позволяет говорить о тенденции повышения теплового потока в северо-восточном и северо-западном направлениях. Так, в зоне сочленения Кольской микроплиты и Балтийского щита среднее значение теплового потока составляет 54 мВт/м²

, а в районах Северо-Баренцевской впадины и Центрально-Баренцевского поднятия – 70 мВт/м². В первом приближении такую тенденцию тренда теплового потока можно объяснить приближением к Северо-Атлантическому центру спрединга, в котором возрастает термическая активность астеносферы. Однако полученные нами в 25-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов» данные (подробное описание которых приведено в нашей другой статье) позволяют говорить о новейших геодинамических проявлениях в земной коре Баренцевской плиты. Мы ранее уже высказывали предположение о рифтогенном характере геодинамической активности на основании интерпретации геотермических данных (Хуторской и др., 2000).

Теплофизическая среда, т. е. конфигурация контрастных теплофизических слоев и значения тепло– и температуропроводностей, задавалась на основе соответствующей оцифровки выделенных по сейсмическим данным структурных комплексов вдоль 123 геотраверсов.

В качестве краевых условий на нижней границе профилей использовались значения теплового потока, измеренного в глубоких скважинах. В Баренцевом море 67 скважин, где проводились кондиционные определения теплового потока, были расположены так, что хотя бы одна скважина находилась в полосе каждого из профилей ГСЗ (ШГСП, МОВ-ОГТ). В Карском море три скважины в южной части моря лежат в зоне самого длинного из профилей.

При расчете использовались значения теплофизических свойств слоев коры, адекватные установленным граничным скоростям (табл.1).

Таблица 1. Теплофизические параметры, принятые для моделирования геотермического поля в земной коре.

Начальные условия при расчете температур на большинстве профилей нами задавались для времени 60 млн лет назад. В это время, как показано в работах по палеотектоническим реконструкциям Баренцевоморского бассейна (Верба, Шаров, 1988; Устрицкий, Храмов, 1984), уже сформировалась современная структура коры, поэтому эволюция теплового поля во времени, если она и наблюдалась, связана не с перестройкой структурно-теплофизических элементов, а с релаксацией начальных термических неоднородностей.

При такой постановке граничных условий температуры внутри области моделирования быстро приходят к стационарному состоянию, которое априорно было принято как критерий корректности расчетов. Продолжительность временных шагов составляла 10 млн лет. Таким образом, на временном интервале 60–0 млн лет нами проводились шесть контрольных этапов с целью проверки условий стационарности. Моделирование показало, что начиная с третьего шага, т. е. через 30 млн лет после начала расчета, для всех профилей наблюдалось стационарное тепловое поле.