В рамках исследований «Международного полярного года» с 16 августа по 8 сентября 2010 г. в Гренландском море (районы разломной зоны Моллой и хребта Ховгард), а также в центральной части трога Орли (северо-запад Баренцева моря) проведен 27-й рейс НИС «Академик Николай Страхов» Геологического института РАН (начальник экспедиции А.В. Зайончек) (рис. 1). Задачей рейса было изучение геологического строения и эволюции Норвежско-Гренландского бассейна по программе Президиума РАН № 20 «Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, биология, экология» по проекту «Тектоническое строение и геодинамика внешней зоны западно-арктического шельфа Евразии и континентального склона в кайнозое», выполненному совместно с Норвежским нефтяным директоратом (NPD), научные руководители академик Ю.Г. Леонов и Х. Брекке.

Во время экспедиции сбор данных о рельефе дна и верхних частях осадочного чехла осуществлен гидроакустической системой RESON (Дания), которая включает многолучевые эхолоты SeaBat-8111 (мелководный) и SeaBat-7150 (глубоководный), а также высокочастотный профилограф EdgeTech-3300 (США). Съемка сопровождалась непрерывным сейсмическим профилированием (НСП) электроискровым комплексом СОНИК-4М разработки НПП ЛЕНАРК (Россия). При станционных работах проводили измерения теплового потока зондом ГЕОС-М (Россия). Значения теплового потока получены на 20 станциях. Общая протяженность маршрутной съемки с эхолотированием и высокочастотным профилированием 2500 км, вместе с сейсмопрофилированием 1400 км.

Информация о строении верхней части осадочного чехла и рельефа в исследуемом районе по данным предыдущих экспедиций приведена в [Гусев и Шкарубо, 2001; Klenke & Schenke, 2002; Ritzmann et al., 2005; Зайончек и др., 2010]. Важной является работа [Vanneste et al., 2005], где рассматриваются результаты сейсмоакустических исследований газогидратов на западе плато Шпицберген.

Первоначально значительная часть исследований была запланирована в троге Орли, но ледовая обстановка не позволила их осуществить. Были проведены только измерения теплового потока в кольцевой структуре, обнаруженной ранее [Зайончек и др., 2010]. В дальнейшем работы были продолжены на хребтах Книповича, Ховгард и в разломной зоне Моллой (см. рис. 1). В сообщении представлены краткие результаты работ.

Рельеф зоны перехода от хребта Ховгард к плато Шпицберген. В южной части района работ (рис. 2) по данным батиметрической съемки выявлена возвышенность овальной формы северо-восточного простирания, протяженностью около 17 км и превышением глубин порядка 170 м. Она имеет сочленение с периферийными частями кулисообразных поднятий хр. Книповича. Там же отмечен подводный трог с глубинами вреза до 25 м.

Разломная зона Моллой представляет собой крупную структуру, протягивающуюся в северо-западном направлении. Ее ширина составляет в среднем 700 м и хорошо выражена на глубинах 2600-2650 м на всем протяжении. В средней части разлома Моллой отмечены глубины до 2986 м.

В плане разломная зона имеет клиновидную форму. На северо-западе ее ширина составляет первые сотни метров. На юго-востоке она расширяется до 5–6 км, приобретая форму «конского хвоста», оперяющего разломную структуру эшелонированными уступами в рельефе дна.

В северной части полигона отмечается подводный канал (см. рис. 2), который начинается с глубины 1600 м и прорезает континентальный склон, поворачивая в северо-западном направлении. Глубина русла около 60 м. Ширина канала 450-500 м.

Хребет Ховгард протягивается юго-западнее и субпараллельно разломной зоне Моллой. С юго-запада от ограничивает абиссальную котловину Борей, а на северо-востоке – Гренландско-Шпицбергенский порог (рис. 2). Хребет имеет протяженность порядка 155 км и состоит из двух сегментов (северо-западный и юго-восточный) северо-западного простирания, которые разделены депрессией северо-восточного простирания шириной от 10 до 20 км. Первый сегмент напоминает направленный на северо-запад наконечник стрелы и имеет протяженность около 100 км. Ширина поднятия на юго-востоке порядка 30 км, на северо-западе около 5 км.

Северные склоны Гренландско-Шпицбергенского порога осложнены многочисленными оползневыми телами.

Данные высокочастотного профилирования. Профиль S27-Р2-01 (№ 1 на рис. 1, рис. 3) пересек южные отроги юго-восточного и северо-западного сегментов хр. Ховгард, а также северо-восточную часть котловины Борей. Верхняя часть осадочного чехла мощностью порядка 30 м представлена хорошо стратифицированной средой, которая, судя по данным скважины 908А, представляет собой четвертичные глины, залегающие субгоризонтально. В центральной части котловины мощность нижних частей изученного разреза увеличивается с 8-10 м (северо-западные отроги пририфтовых гор хр. Книповича) до 20 м.

Характерной чертой строения региона является конседиментационный прогиб (рис. 3) северо-восточного простирания, расположенный вдоль юго-восточной части северо-западного отрезка хр. Ховгард. В направлении абиссальной котловины Борей он вырождается, что позволяет увязать его происхождение с новейшими движениями хр. Ховгард.

Второй особенностью изученного участка можно считать субмеридиональную структуру растяжения, выявленную ранее [Myhre et al., 1995] (рис. 2, западная часть). В рельефе она выражена трогом (рис. 3, западная часть), который на разрезах представляет собой грабен. На окончании профиля появляются горсты. Очевидно, что весь район хр. Ховгард испытывает новейшие движения разных знаков, геодинамические причины которых требуют всестороннего регионального анализа. Два профиля в крест юго-восточного сегмента хр. Ховгард подтверждают вышесказанное. Оба профиля пройдены практически по одному и тому же месту. Хорошо видны асимметрия хребта и разница в глубинах котловины Борей и Гренландско-Шпицбергенского порога (порядка 500 м).

В районе разлома Моллой проведена комплексная съемка верхней части разреза. Это позволило установить, что весь район исследований отличается повышенной современной подвижностью, которая подтверждается многочисленными сбросами и флексурами самой верхней части осадочного чехла, отложенного в условиях подвижного океанического субстрата и лавинной седиментации.

По данным НСП западные фланги хр. Книповича на удалениях до 180 км осложнены тектоническими деформациями, приводящими к складкообразованию, несогласиям в верхней части осадочного разреза. Эти деформации совпадают с продолжением южного отрога хр. Ховгард. Верхняя часть разреза является преимущественно акустически прозрачной осадочной толщей мощностью от 800 до 1100 м и содержит высокоамплитудные рефлекторы в верхних 200 м разреза, в конфигурации которых наблюдаются несогласия, складки и осветления записи над выступами акустического фундамента. Причина появления детальной стратификации верхней части разреза на этом удалении от оси хребта может состоять в ослаблении потока турбидитных отложений и (или) в появлении альтернативных источников сноса.

Структура верхней части осадочной толщи хр. Ховгард представляет собой субгоризонтальный акустический фундамент, скорее всего осадочной природы позднеолигоценово-раннемиоценового возраста [Гусев и Шкарубо, 2001], нарушенный сбросами амплитудой 15-20 м и перекрытый плиоценчетвертичным акустически прозрачным осадочным чехлом.

Гренландско-Шпицбергенский порог содержит псевдодонный рефлектор (BSR), являющийся аналогом рефлекторов к северу от разлома Моллой на плато Шпицберген, известных ранее [Vanneste et al., 2005] и экранирующих подгидратные залежи флюидов. Кроме того, на поднятии выделяется рефлектор, аналогичный кровле позднеолигоценово-раннемиоценовых отложений, разбуренных на хр. Ховгард.

На Шпицбергенском плато обнаружены проявления псевдодонного рефлектора, нарушенные сбросовыми разломами, формирующими сейсмические аномалии типа ярких и плоских пятен (рис. 4а). В целом раздробленность рефлектора существенно более высокая, чем это показано в работе [Vanneste et al., 2005] на профилях приблизительно в той же позиции. Вблизи нарушений наблюдаются вертикальные полосы акустического осветления записи, которые являются следом разгрузки подгидратных залежей через разрушаемую из-за оползней и изостатического выравнивания края шельфа подошву газогидратов, находящуюся на глубинах 250-300 м под дном. Необходимо отметить, что непрерывный по данным [Vanneste et al., 2005] рефлектор разбит на серию отрезков по 4-8 км, под которыми наблюдаются плоские пятна. Сейсмическая запись над разрывами в рефлекторе осветлена, что говорит о разгрузке флюидов через образовавшиеся «окна».

На рис. 4б показан северный фрагмент разреза в увеличенном масштабе. Видно, что в области вертикальных осветлений акустической записи в толще осадков на глубине около 40 м сформирована структура, сходная с грязевым вулканом, прорывом газа или погребенным покмарком, в котором происходит разгрузка отжимаемых из осадков флюидов. Рядом с этой структурой наблюдаются мелкие тектонические нарушения верхней части осадочного чехла амплитудой в первые метры, связанные с обстановкой сжатия. К северу от них обнаруживаются плоское пятно с очень интенсивной энергией отражения и наклонные зоны осветления, которые могут быть связаны с оперением вертикальной разломной структуры, находящейся на продолжении оси хр. Книповича.

Вдоль хр. Вестнеса наблюдаются также и взбросовые нарушения, свидетельствующие о сложной картине разгрузки напряжений в районе зоны разлома Моллой. Эти нарушения начинают проявляться вдоль приразломной депрессии, имеющей глубину до 2986 м и расположенной гипсометрически ниже разломного трога и приразломного вала.

На профилях вблизи впадины Моллой наблюдаются ступенчатые оползневые тела с перепадом высот от одного тела к другому до 400 м.

Тепловой поток. В 27-м рейсе почти все полученные измерения оказались кондиционными, форма термограмм в грунте - линейная по большинству станций. Значение теплового потока (ТП) по станции S2716 в разломной зоне Моллой коррелирует с измерениями, выполненными норвежскими исследователями [Eldholm et al., 1984]. ТП закономерно возрастает по мере приближения к рифтовой долине хр. Книповича с юго-востока, что обусловливается уменьшением возраста коры по мере приближения к оси спрединга; максимальное значение зафиксировано в самой долине в точке S2715 (табл. 1). На западном фланге хр. Книповича значения ТП уменьшаются по мере удаления от него и выходят на уровень 60-80 мВт/м², что соответствует фоновым значениям для абиссальных котловин Мирового океана.

Измерения теплового потока проводили также на северо-западе Баренцева моря, в троге Орли. Термограммы станций (S2701-S2705) демонстрируют изгибание в верхней части, связанное, повидимому, с непостоянством температуры на границе раздела вода–грунт. По этим термограммам расчет теплового потока (ТП) проводился по нижним базам.

Измерения в точках S2701-S2703 в пределах кольцевой структуры юго-восточной части трога Орли и в точке S2704 в южной части трога подтвердили вывод [Хуторской и др., 2009] об обусловленности чрезвычайно высоких значений ТП современной деструкцией континентальной коры этого региона.

Таким образом, данные батиметрической съемки показывают наличие приразломной депрессии к северо-востоку от разлома Моллой с большими глубинами, чем в самом разломном троге. Северный склон этой депрессии нарушен многочисленными оползневыми телами. Сочленение разлома с хр. Книповича имеет форму «конского хвоста».

Данные высокочастотного профилирования показывают, что район обладает повышенной подвижностью как на юге в котловине Борей, так и на севере на склоне плато Шпицберген. Выявляются структуры типа грабенов, конседиментационных прогибов, сбросов и флексур.

Сейсмоакустические данные также показывают повышенную подвижность района работ, которая хорошо видна по нарушениям неконсолидированных осадков на подвижном субстрате. К югу от разлома Моллой обнаружен псевдодонный рефлектор. К северу он сильно раздроблен и имеет место утечка флюида через разрывы рефлектора.

Полученные геотермические данные подтверждают аномальную природу трога Орли, связанную с деструкцией континентальной окраины, и наличие нормальной закономерности возрастания теплового потока к оси хр. Книповича с убыванием значений на западном фланге до фоновых океанических.

Авторы выражают благодарность экипажу НИС «Академик Николай Страхов», осуществившему нелегкую навигацию судна в штормовых условиях и вблизи кромки ледовых полей.

Работа выполнена при финансовой поддержке программ Президиума РАН № 20 и Норвежского нефтяного директората.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев Е.А., Шкарубо С.И. Аномальное строение хребта Книповича // Rus. J. Earth Sci. 2001. V. 3. № 2. P. 145-161.

2. Klenke M., Schenke H.W. A new bathymetric model for the central Fram Strait // Mar. Geophys. Res. 2002. V. 23. P. 367-378.

3. Ritzmann O., Jokat W., Czuba W., et al. A deep seismic transect in northwestern Svalbard at Kongsfjorden (Ny Alesund) and the implications for the Cenozoic break-up from Greenland: A sheared margin study // Geophys. J. Int. 2004. V. 157. P. 683-702.

4. Зайончек А.В., Брекке Х., Соколов С.Ю. и др. Строение зоны перехода континент-океан северо-западного обрамления Баренцева моря (по данным 24-26-го рейсов НИС «Академик Николай Страхов», 2006-2009 гг.). В кн.: Строение и история развития литосферы. Вклад России в Международный Полярный Год. М.: Paulsen, 2010. Т. 4. C. 111-157.

5. Vanneste M., Guidard S., Mienert J. Bottom simulating reflection and geothermal gradients across the western Svalbard Margin // Terra Nova. 2005. V. 17. P. 510-516.

6. Myhre A.M., Thiede J., Firth J.V., et al. North Atlantic – Arctic Gateways // Proc. Ocean Drilling Program. Init. Repts. 1995. V. 151. P. 5-26.

7. Хуторской М.Д., Леонов Ю.Г., Ермаков А.В., Ахмедзянов В.Р. Аномальный тепловой поток и природа желобов в северной части Свальбардской плиты // ДАН. 2009. Т. 424. № 2. С. 227-233.

8. Eldholm O., Sundvor E., Myhre A.M., Faleide J.I. In: Petroleum Geology of the North European Margin. L.: Norwegian Petroleum Soc.; Graham and Trotman, 1984. P. 3-18.

Ссылка на статью:

Зайончек А.В., Соколов С.Ю., Мазарович А.О., Ермаков А.В., Разумовский А.А., Ахмедзянов В.Р., Баранцев А.А., Журавко Н.С., Мороз Е.А., Сухих Е.А., Федоров М.М., Ямпольский К.П. Строение зоны перехода от хребта Ховгард к плато Шпицберген (по данным 27-го рейса НИС «Академик Николай Страхов») // Доклады Академии наук. 2011. Т. 439. № 4. С. 514-519.