Строение и история развития литосферы
Шрифт:
А.В. Зайончек [68] , Х. Брекке [69] , С.Ю. Соколов [70] , А.О. Мазарович [71] , К.О. Добролюбова [72] , В.Н. Ефимов [73] , А.С. Абрамова [74] , Ю.А. Зарайская [75] , А.В. Кохан [76] , Е.А. Мороз [77] , А.А. Пейве [78] ,
Строение зоны перехода континент-океан северо-западного обрамления Баренцева моря (по данным 24–26-го рейсов НИС «Академик Николай Страхов», 2006–2009 гг.)
68
Геологический институт РАН, Москва, Россия
69
Норвежский нефтяной директорат, Ставангер, Норвегия
70
Геологический институт РАН, Москва, Россия
71
Геологический институт РАН, Москва, Россия
72
Геологический институт РАН, Москва, Россия
73
Геологический институт РАН, Москва, Россия
74
Геологический институт РАН, Москва, Россия
75
Геологический институт РАН, Москва, Россия
76
Геологический институт РАН, Москва, Россия
77
Геологический институт РАН, Москва, Россия
78
Геологический институт РАН, Москва, Россия
79
Геологический институт РАН, Москва, Россия
80
Геологический институт РАН, Москва, Россия
Аннотация
В ходе экспедиций на НИС «Академик Николай Страхов» 2006–2009 гг. (Геологический институт РАН, Норвежский Нефтяной Директорат) детально закартированы акустическими методами значительные области хребта Книповича, южного склона хребта Мона, желобов Стурфьорд и Орли, континентального склона и окраин Земли Франца-Иосифа с общей протяженностью съемки около 22 000 км. Были открыты: меридиональная зона деструкции шельфовой Свальбардской плиты, проявления дайковых комплексов и других вулканогенных образований на шельфе, проявления разгрузки газогидратов, современные тектонические нарушения на континетальном склоне и в осадочном чехле бортов хребтов Книповича и Мона и многое другое. Северо-западная окраина шельфа Баренцева моря обнаруживает сходство с рифтоподобными структурами на суше в северных районах о-вов Шпицберген, что свидетельствует о единой обстановке их формирования, а с учетом данных по смежным областям ложа океана дает материал для разработки модели, связывающей геодинамические процессы в континентальной и океанической литосфере.
1. Научные задачи и схема работ
Пристальное внимание к фундаментальным исследованиям шельфа и континентального склона в Арктике обусловлено двумя основными обстоятельствами. Во-первых, это открытие крупных и гигантских месторождений углеводородного сырья на Арктическом шельфе и континентальном склоне Атлантики и Северного Ледовитого океана, во-вторых, общая относительно слабая изученность взаимоотношения океанских и континентальных структур, особенно в высоких широтах, труднодоступных для исследований.
В 2006–2009 гг. Геологическим институтом РАН совместно с Норвежским Нефтяным Директоратом были проведены три экспедиции на НИС «Академик Николай Страхов» на хребте Книповича (север Атлантического океана), на севере Баренцева моря и на континентальном склоне Северного Ледовитого океана (рис. 1). Работы проводились в рамках задач Международного полярного года (МПГ) как совместный проект России и Норвегии «Позднемезозойская-кайнозойская тектоно-магматическая эволюция баренцевоморского шельфа и континентального склона как ключ к палеогеодинамическим реконструкциям в Северном Ледовитом океане». В результате работ с эхолотированием и высокочастотным профилированием было
В экспедициях использовалась установленная на борту гидроакустическая система фирмы RESON. Она включает в себя программно-аппаратурный комплекс SeaBat, который объединяет: многолучевые эхолоты – SeaBat 8111 (мелководный) и SeaBat 7150 (глубоководный); GPS, сенсоры движения; датчики скорости звука у антенн эхолота и в водной толще (SVP-70 и SVP-30 соответственно); программного пакета сбора и обработки данных PDS2000. Одновременно с работой гидроакустической системы проводилась съемка высокочастотным акустическим профилографом EdgeTech 3300 и комплексом оборудования для проведения непрерывного сейсмического профилирования разработки ГИН РАН. Станционные работы включали измерения теплового потока, изучение верхней части осадочного чехла гравитационными трубками (длиной до 6 м) и драгирование коренных пород.
В настоящей работе представлены первичные результаты исследований на хребтах Книповича и Мона, континентальных склонах Атлантического и Северного Ледовитого океанов в районе архипелага Шпицберген, а также на севере шельфа Баренцева моря между архипелагами Шпицберген и Земля Франца-Иосифа. Подчеркнем, что изучение хребтов Книповича и Мона было логическим продолжением работ ГИН РАН в осевой зоне Срединно-Атлантического хребта, которые проводились с 1986 г.
Проведенные исследования преследовали несколько целей. Во-первых, создать правдоподобную модель подъема архипелагов Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа с момента начала продвижения хребта Книповича на север до времени снятия гляциоизостатической нагрузки на шельфе, которая привела к активному сносу обломочного материала с шельфа в океан. В результате этих процессов была создана уникальная ситуация, когда рифтовая зона Атлантики, расположенная в нескольких десятках километров от бровки шельфа оказалась в зоне лавинной седиментации. Исследования деформаций осадочного чехла позволяют предлагать обоснованные выводы о характере и амплитудах современных движений на срединно-океаническом хребте, что, практически, невозможно в других сегментах Мировой рифтовой системы.
Во-вторых, выявить и объяснить происхождение магматических образований на акватории между архипелагами Шпицберген и Земли Франца-Иосифа. Дайковые комплексы северной части Баренцева моря в пределах российского сектора имеют северо-западное простирание, что полностью согласуется с геологическими данными по архипелагу Земля Франца-Иосифа. Применительно к Норвежскому сектору подобных работ вообще не проводилось. В настоящее время известны только две станции, в которых подняты базальты апт-альбского возраста. Они сопровождаются амплитудными магнитными аномалиями.
В-третьих, по существующим моделям на ранней стадии развития Арктической системы хребтов континентальная зона сдвига, соединяющая хребты Гаккеля и Мона, превратилась в результате продвижения спредингового центра со стороны хребта Мона в хребет Книповича. В последнем имеются косвенные признаки указывающие на возможность выхода на поверхность дна пород верхней мантии. К ним можно отнести: ультрамедленную скорость спрединга, наличие глубинных срывов в осевой части срединно-океанического хребта, аномальные скорости продольных сейсмических волн в океанической коре, соответствующие серпентинизированным ультрамафитам, сегментацию хребта, обусловленную большим количеством нетрансформных смещений. К последним приурочены значительные аномалии метана.
В-четвертых, в пределы шельфа Баренцева моря «вдаются» троги (Франц-Виктория и др.), которые практически не изучены. На основании морфологических признаков предполагается (например Милановский, 1996), что они имеют рифтовую природу. Детальные геолого-геофизические исследования в них не проводились.
Область сочленения прогиба Стурфьорд с Норвежско-Гренландским бассейном (Ljones et. al., 2004) располагается в пределах разломной зоны Хорнсунд, являющейся одной из ключевых при рассмотрении этапов развития региона и активизации северо-западной окраины Баренцева моря. Она также расположена на «линии» нахождения четвертичных вулканов Шпицбергена. Желоб Орли, расположенный параллельно этой разломной зоне к востоку от Свальбарда, также содержит признаки четвертичных вулканических образований. В совокупности с полученными батиметрическими данными это позволяет предположить наличие там четвертичных вулканов.
Обзор объектов, подлежащих изучению для решения указанных выше задач, позволил наметить контуры районов полигонных съемок и полевых работ, которые и были реализованы в ходе экспедиционных работ 2006–2009 гг. (рис. 1). Это окраина Земли Франца-Иосифа, желоб Орли и прилегающий континентальный склон, желоб Стурфьорд и прилегающий континентальный склон, хребет Книповича и его сочленение с хребтом Мона, южный фланг хребта Мона. Далее будут описаны результаты акустических методов – многолучевой батиметрии, сейсмоакустики и высокочастотного профилирования на указанных объектах.