Введение. Работа основана на комплексных геолого-геофизических данных, полученных в 24 и 25 рейсах НИС «Академик Николай Страхов», проходивших в северной части Норвежско-Гренландского бассейна. Были изучены структуры и породные комплексы хребта и разломной зоны Моллой, Гренландско-Шпицбергенского плато, хребта Книповича, континентального склона и шельфа архипелага Шпицберген.

Современное состояние проблемы. Проблема взаимоотношения океанских и континентальных структур, соприкасающихся в зоне перехода океан - континент, является одной из причин, обусловливающих повышенное внимание исследователей к данному району. Это одно из немногих мест, где активные рифтовые океанические структуры находятся в непосредственной близости от континентальной окраины.

Хребет Книповича является одним из самых северных в системе хребтов Норвежско-Гренландского бассейна и может быть охарактеризован как переходное звено между Северной Атлантикой и Арктикой. Этот район очень интересен в геодинамическом отношении, так как там сочетаются развитие осевого (спредингового?) хребта и крупной трансформной системы (Шпицбергенской демаркационной зоны, по Ю.М. Пущаровскому), играющей, вероятно, решающую роль в раскрытии и формировании Арктического бассейна.

В результате детальных морфоструктурных исследований дна акватории [Ohta, 1982], а также гидромагнитных работ [Карасик и др., 1985] установлено, что раскрытие бассейна вдоль хребта Книповича является симметричным и происходит по оси симметрии общего северо-западного простирания. Хребет, имея кажущееся субмеридиональное простирание, состоит из множества блоков, разделенных густой сетью трансформных разломов северо-западного направления с кулисообразным смещением относительно друг друга сегментов хребта [Батурин, 1990].

Осадочная толща заполняет рифтовую долину в самой северной части хребта (78°20' с. ш.), вблизи трансформного разлома Моллой [Батурин, 1993]. При драгировании западного склона рифтовой долины на широте 77°52' с. ш. в 19 рейсе НИС «Профессор Логачев» были подняты плотные литифицированные аргиллиты [Cruise Report "Knipovich-2000"]. Эти факты трудно объяснимы с позиции сторонников последовательного трансформно-рифтового развития хребта Книповича. Более приемлемым может быть предположение о перескоке оси хребта Книповича из центральной части Гренландского моря к его восточному краю.

Магнитометрические данные [Olesen et al, 1997] позволяют выделить систему полосовых магнитных аномалий, имеющих северо-восточное простирание. Хребет Книповича занимает косо-ориентированное положение по отношению к более древним аномалиям, как бы накладывала на первичную структуру океанического бассейна. Норвежские исследователи датируют время перескока оси спрединга 7 магнитной аномалией [Skogseid et al., 2000]. Большинство исследователей сходятся в том, что локализация океанического рифта хребта Книповича в восточной части котловины Норвежско-Гренландского бассейна, вблизи Западно-Шпицбергенской континентальной окраины, произошла в миоценовое время.

Являясь в настоящее время активным центром спрединга и характеризуясь хорошо выраженной рифтовой долиной, множеством действующих подводных вулканов, участками гидротермальной активности [Черкашев и др., 1997] и современной сейсмичностью, хребет Книповича не обнаруживает четко выраженного непрерывного разрастания океанического ложа. Процессы растяжения характеризуются разнонаправленностью и цикличностью.

Методика исследований. В экспедиции была проведена сплошная батиметрическая съемка на полигоне западнее о. Шпицберген по системе широтноориентированных профилей с межгалсовым расстоянием порядка 4- 6 км , что позволило создать цифровую модель рельефа на регулярной ceтке с ячейкой грида 100 м .

Непрерывное сейсмическое профилирование (НСП) осуществлялось с помощью оборудования, созданного в ГИН РАН. Глубинность (penetration) метода в конкретных условиях экспедиции составила около 1 км по неконсолидированным осадкам. В случае присутствия высокоамплитудных прослоев в верхней части разреза глубинность составляет 300- 400 м . На восточном борту рифта Книповича, где идет мощной снос осадков с континентального склона Шпицбергена, акустический фундамент имеющимися методами не зафиксирован.

Изучение верхней части осадочного чехла (50- 100 м ) проводилось с помощью непараметрического профилографа EdgeTech 3300 (США).

Обсуждение. Детальное изучение батиметрии и сейсмоакустических данных позволило провести морфоструктурный анализ северного сегмента хр. Книповича и построить морфоструктурную схему района. На ней четко выделяются сегментированная рифтовая долина и приподнятая блоковая гребневая часть западного борта хребта. Восточный борт практически полностью снивелирован структурами континентального склона о. Шпицберген (рис. 1).

Рифтовая долина имеет субмеридиональное простирание (рис. 1). Ширина долины в пределах полигона варьирует от 17 до 30 км . Поперечный профиль с севера на юг изменяется от корытообразного до V-образного. Глубина долины дискретно увеличивается от 3100 до 3600 м . Борта рифтовой долины асимметричны и осложнены терассовидными уступами. Восточный борт рифтовой долины частично перекрыт мощными осадками и переходит в континентальный склон. К западному борту приурочена цепь наиболее высоких вершин гребневой зоны хребта.

Рифтовая долина в пределах рассматриваемого района представляет собой систему разноуровненных эшелонированных локальных осадочных бассейнов, разделённых трансверсивными зонами. В плане бассейны имеют ромбовидную форму, ориентировка бортов кулисообразно повторяет общее простирание основных тектонических нарушений в данном районе и подтверждает, что формирование структурного рисунка хр. Книповича определяется эволюцией зоны детачмента, формирующейся по механизму простого сдвига [Crane et al., 2001]. Сегменты смещены и немного подвернуты друг относительно друга. При движении с севера на юг вдоль рифтовой долины четко прослеживается изменение основных морфометрических характеристик от сегмента к сегменту. Для самого северного сегмента характерна четко выраженная асимметрия склонов. С запада он ограничен крутым бортом рифтовой долины, а с север-северо-востока - уступом, маркирующим зону сочленения рифтовой системы Книповича и трансформной зоны Моллой. Относительная высота склонов достигает 1300- 1400 м . Углы наклона в среднем составляют 10-20°, местами до 30°, что является свидетельством высокой тектонической активности. Восточный борт значительно положе. В верхней части склона хорошо выражена широкая терраса (ширина порядка 11 км ). Восточнее борт плавно переходит в континентальный склон. Днище долины в пределах блока выровненное, ширина около 12,5 км , глубина меняется от 3000 м у восточного борта до 3200 м у западного. Поперечный профиль через рифтовую долину имеет корытообразную форму. В зоне перехода от первого сегмента ко второму четко прослеживается серия длинных узких субпараллельных хребтов, северо-восточного простирания, высотой около 100-150м.

Второй бассейн при сходной ширине ( 28 км ), почти в 1,5 раза длиннее ( 27 км ). Западный борт выполаживается и разбивается на два уступа. Восточный борт, напротив, становится более крутым. Днище выровненное, шириной 13 км , немного более заглубленное, чем на северном участке. Средняя глубина составляет около 3300 м .

Длина третьего бассейна составляет около 27 км при ширине около 25 км . Средняя глубина увеличивается по сравнению со вторым бассейном на 100 м . Западный борт становится более крутым и выпуклым: уклон в нижней части склона в среднем 10-15°. Восточный борт разбивается на два запрокинутых терассированных блока (углы падения склонов в сторону долины около 15°). Поперечный профиль через рифтовую долину становится близким к V-образному. Ширина днища долины около 12 км . В отличие от предыдущих бассейнов, днище третьего бассейна характеризуется сложным мелкогрядовым рельефом. Ориентировка гряд преимущественно северо-восточная. Средняя глубина увеличивается по сравнению со вторым бассейном на 100 м .

Четвертый бассейн расположен на юге полигона. Ширина рифтовой долины составляет около 34 км , а ширина днища уменьшается до 8- 9 км . Глубина превышает 3600 м . Поперечный профиль становится V-образным. Средняя крутизна западного борта 10-15°, восточного - 15-20°. Борта рифта осложнены серией террасовидных уступов, причем в пределах восточного борта прослеживается до 5 ступеней. Ступени смещены друг относительно друга, что позволяет предположить их блоковое строение. Для ступеней в пределах восточного борта отмечено задирание внешнего края с образованием продольных хребтиков и, соответственно, опусканием тыловой части. Рельеф в пределах днища рифтовой долины сложный грядово-холмистый. Амплитуда достигает 150 м .

Наряду с более погруженными и менее деформированными блоками, отчетливо виден ряд разделяющих их сильно деформированных приподнятых блоков. Такой структурный рисунок вполне согласуется со сдвиговой природой этой зоны и характерен для любой эшелонированной системы типа пул-апарт. Эти перемычки интерпретируются нами как синрифтовые разломы, которые развивались одновременно с рифтовым растяжением. Их структурная роль заключается, вероятно, в согласовании режимов растяжения локальных бассейнов всей рифтовой области.

По простиранию хребта (с севера на юг) амплитуда рельефа и интенсивность деформаций трансверсивных блоков увеличиваются. К сожалению, нам не удалось поднять каменный материал из этих участков, но мы можем предположить, что это системы вулканов центрального типа, которые могут быть связаны с растяжением и начальной стадией корообразования.

Высота зоны деформаций первой перемычки достигает 100- 150 м при длине 19 км и ширине 3 км . Вторая и третья перемычки сопоставимы по плановым размерам (шириной около 15 км ). Превышение в пределах второго составляет в среднем 600 м . Здесь сформировано множество конусовидных вулканических построек различного размера (диаметр наиболее крупных составляет порядка 200 м ).

Третья зона представлена хорошо сформированным неовулканическим хребтом с резко очерченным гребнем. Относительной высота хребта достигает 900 м . На сейсмической записи хорошо видно наличие в этом месте мощного неовулканического комплекса.

Гребневая зона хребта Книповича хорошо выражена на западном фланге. Она четко прослеживается вдоль всего рифта и состоит из серии крупных блоковых поднятий.

На севере в зоне сочленения с разломной зоной Моллой расположено массивное блоково-глыбовое поднятие «Святогор», характеризующееся сложным горным рельефом и вытянутое в северо-западном направлении. Размеры морфоструктуры в плане составляют примерно 60x40 км, при высоте порядка 1100 м . Поднятие осложнено серией куэстообразных запрокинутых сбросов северо-западного простирания.

Южнее на западном борту находится массивное, резко очерченное асимметричное глыбовое поднятие длиной 30 км и шириной 15 км , названное нами горой Литвина. Абсолютная высота составляет около 1500 м . Восточный (пририфтовый) склон более крутой. Углы наклона местами превышают 30°. При общем генеральном субмеридиональном направлении, поднятие делится на систему кулисообразных хребтов северо-восточного простирания на общем приподнятом основании.

Вдоль восточного борта хребта Книповича в пределах большей части полигона не прослеживается следов гребневой зоны. Вероятно, она погребена под мощной толщей осадков с континентального склона, о чем косвенно свидетельствуют гравитационные данные. Лишь на юге полигона обнажается внешний край восточного борта, осложненный небольшим блоковым поднятием - горой Погребицкого, длина которого составляет 13 км при ширине 11 км (рис. 1). В восточной части поднятия находится изометричная вулканическая постройка, вытянутая в северо-восточном направлении. Длина формы составляет 9 км , ширина - 7 км .

Новейшие активные движения отмечены не только в рифтовой зоне, но и на бортах в голоценовом чехле. В северной части континентального склона, в зоне сочленения северного сегмента хр. Книповича и разломной зоны Моллой отмечены длинные сглаженные ступени, амплитуда которых увеличивается в направлении падения склона от первых до нескольких десятков метров. В плане они образуют сложный извилистый рисунок, переходя одна в другую и повторяя, в целом, общее простирание склона. Длина колеблется в пределах 5- 15 км . При движении вниз по склону ступени становятся более выраженными. В нижней части склон осложняется серией террас.

По данным профилографа видно, что склон осложнен системой микросбросов, по которым происходят отрыв и скольжение блоков осадков вниз по склону. Нередко встречаются акустически прозрачные оползневые линзы. Анализ трехмерной модели рельефа, построенной по результатам эхолотной съемки, в сочетании с дистанционными акустическими методами позволяет предположить развитие в данном районе сложной многоуровневой деформации осадочного чехла, где типичные склоновые процессы накладываются на неотектонические деформации.

Выводы. Район исследований характеризуется сложно построенной зоной перехода от континента к рифтогенным структурам зарождающегося океана. Образование морфоструктур здесь определяется эволюцией крупномасштабного правого сдвига.

Поле напряжений в этой тектонически активной зоне обусловливает деформации по двум основным направлениям: северо-восточному и северо-западному. Сопутствующие сдвигу процессы растяжения и сжатия маркируются в рельефе многочисленными системами сбросов и взбросов различной амплитуды.

Характерной особенностью континентальной окраины Шпицбергена является интенсивная седиментация. Как следствие, под мощной толщей осадков практически полностью погребен восточный борт рифтовой долины Книповича и значительно снивелирован восточный фланг разломной зоны Моллой.

Интенсивные неотектонические процессы отражены в многочисленных ступенях и террасах, образующих в плане сложный ячеистый рисунок.

Список литературы

1. Батурин Д.Г. Структура осадочного чехла и развитие Шпицбергенской континентальной окраины // Осадочный чехол Западно-Арктической метаплатформы (тектоника и сейсмостратиграфия). Мурманск, 1993. С. 35-47.

2. Гусев Е.А. К вопросу о возрасте складчатости Шпицбергенской континентальной окраины // Тектоника и геодинамика: общие и региональные аспекты: Материалы совещания. М.: ГЕОС, 1999. Т. 1. С. 229-232.

3. Гусев Е.А., Шкарубо С.И. Аномальное строение хребта Книповича // Российский журнал наук о Земле. 2001. Т. 3, №2. С. 165-182.

4. Сущевская Н.М., Черкашев Г.А., Богданов Ю.А., Цехоня Т.И. Геохимические и тектонические неоднородности строения хребтов Мона-Книпович // Геология морей и океанов: Тезисы докладов XII Международной школы морской геологии. М.: ГЕОС, 1997. Том II. С. 188-189.

5. Черкашев Г.А., Порошина И.М., Шилов В.Н., Крейн К., Херрингтон С. Первые данные о гидротермальной активности на хребте Книповича // Геология морей и океанов: Тезисы докладов XII Международной школы морской геологии. М.: ГЕОС, 1997. Том II. С. 190-191.

6. Crane К., Vogt P.R. & Solheim A. (eds.) Seafloor atlas of the northern Norwegian-Greenland Basin // Norsk Polarinstitutt Meddelelser. 1995. № 137. 172 p.

7. Skogseid J., Planke S., Faleide J.I., Pedersen Т., Eldholm O., Neverdal F. North-Atlantic continental rifting and volcanic margin formation // Nottvedt A. et al. (eds.) Dynamics of the Norwegian Margin. Geological Society, London , 2000. Special Publications, Vol. 167. P. 295-326.

8. Neumann E.-R. & Schilling J.-G. Petrology of basalts from the Knipovich Ridge; Norwegian-Greenland Sea // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1984. Vol. 85. P. 209-223.

9. Talwani M., Udintsev G. et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. 1976. Vol. 38. 682 p.

Ссылка на статью:

Добролюбова К.О. Морфоструктура хребта Книповича (северный сегмент). Материалы Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.Г. Панова (8-11 июня 2009 г ., г. Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009, с. 96-99.