В рамках экспедиции «Арктика-2012» 8-21 сентября 2012 г. проведено обследование склонов подводных гор поднятия Менделеева с борта дизельного ледокола «Капитан Драницын» и исследовательских подводных лодок Министерства обороны Российской Федерации. Работы осуществляли ОАО «Севморгео» с привлечением специалистов из других организаций; геологический отряд ВНИИОкеангеология обеспечивал донный пробоотбор. В задачи экспедиции входило получение новых геолого-геофизических данных о строении этой части Арктического бассейна.

В настоящее время особенно остро стоит вопрос о происхождении донного каменного материала, драгированного и отобранного грунтовыми трубками, бокскорерами и другими средствами пробоотбора со склонов гор поднятия Менделеева. Наиболее распространена точка зрения о дрифтовой природе каменных обломков [Лисицын, 1994; Phillips & Grantz, 2001], однако убедительные доводы в пользу местного происхождения большей части донного каменного материала, находящегося близ коренных источников, приведены в [Кабаньков и др., 2004; 2008]. Вместе с тем подводные горы поднятия Менделеева перекрыты значительным по мощности осадочным мезозойско-кайнозойским чехлом, что хорошо видно на сейсмических профилях [Hall, 1979; Bruvoll et al., 2010]. Только на двух сейсмических профилях, отработанных с борта ледокола HEALY, акустический фундамент подходит непосредственно к поверхности морского дна [Bruvoll et al., 2010].

Кроме того, по результатам сейсмического профилирования МОВ ОГТ, проведенного с борта ледокола «Диксон» в рамках экспедиции «Арктика-2012», юго-восточные склоны горы Шамшура (глубина 1363 м), западные и восточные склоны горы Трукшина (1261 м) тоже представляют собой тектонически обусловленные выступы пород фундамента на поверхности морского дна. Все эти участки были выбраны для детальных исследований и последующего пробоотбора (рис. 1; табл. 1). Дополнительно для изучения были намечены южные склоны горы Рогоцкого (1464 м) и безымянные возвышенности в восточной части поднятия Менделеева.

Исследования носили комплексный характер. С подводных лодок выполняли батиметрическую съемку с помощью многолучевого эхолота, затем с помощью профилографа обследовали участки 2 × 2 км с крутыми склонами, выделенные по данным эхолотирования. Межгалсовое расстояние при промере составляло 100–200 м. Координаты коренных выходов, обнаруженных с подводных лодок, передавали на ледокол, с борта которого производили донный пробоотбор драгой, телегрейфером, грунтовой трубкой и специальной буровой установкой, разработанной ОАО «Севморгео».

Всего обследовано 10 полигонов. Полигон № 0 расположен на склоне безымянной горы, имеющей абсолютную отметку вершины -1100 м. Склон северо-восточной экспозиции, уклоны дна достигают 30°-45°. Структуру склона осложняют подводные каньоны и разделяющие их гребни. По данным сейсмоакустических исследований, проведенных с помощью профилографа, протяженные участки склонов каньонов не покрыты осадками. В нижней части склона горы обнаружен коренной выход скальных пород. Обнажение характеризуется неровной поверхностью, разделено на крупные блоки глубокими зияющими трещинами. Отдельные трещины являются, по-видимому, разрывными нарушениями, протяженностью в десятки метров (рис. 2). Со склонов было драгировано и отобрано более 4000 угловатых и неокатанных обломков известняков, доломитов, песчаников, кварцитов, алевролитов, аргиллитов, базальтов, туфов и т.д.

На юго-восточном склоне горы Шамшура (полигон № 1) уклоны дна достигают 25°-46°. Наиболее крутые участки сосредоточены в нижней части склона, в бортах каньонов и на стенках гребней. По данным профилографа, мощность рыхлых осадков на крутых участках существенно сокращается вплоть до полного выклинивания. В нижней части гребня, спускающегося с вершины горы, обнаружен коренной выход литифицированных пород. Поверхность обнажения неровная, бугорчатая, породы в коренном залегании и в виде эллювиально-делювиальных скоплений. Здесь драгированы в основном угловатые и неокатанные обломки карбонатных пород (68%), терригенные (18%), метаморфические (6%) и магматические (8%). Кроме этого, обнаружены обломки карбонатно-обломочных корок [Морозов и др., 2013].

Полигон № 2 (северо-западный склон горы Шамшура) характеризуется незначительными уклонами дна (до 10°-15°) и большими мощностями осадков. Выступов коренных пород здесь не обнаружено, с поверхности дна получено лишь несколько обломков карбонатов и гранита.

Обследование на полигоне № 3 не выявило коренных выходов, склоны горы покрыты мощными толщами осадков, видеообследование морского дна показало, что каменные обломки крайне редки, мелки, равномерно рассеяны по дну и, очевидно, являются материалом ледового разноса. На этом полигоне были драгированы многочисленные железомарганцевые корки, в том числе до 50 см, что необычно для глубоководной Арктики. Общее количество обломков пород щебнистой и более крупной фракций составляет более 700.

На восточном склоне горы Трукшина (полигон № 5) уклоны дна достигают 30°-40°. Наиболее крутые участки приурочены к бортам гребня, осложняющего склон горы. Восточные склоны гребня имеют ступенчатое строение, контролируемое сбросами с вертикальной амплитудой 25-30 м. Вершина горы - плоская горизонтальная поверхность. Мощность осадков у подножия склона более 30 м, на крутых склонах гребня до 1-2 м либо осадки отсутствуют. У подножия часты угловатые каменные обломки различных размеров, в том числе достаточно крупные - 0.5-0.7 м. Обломки группируются небольшими скоплениями, что может свидетельствовать об их совместном перемещении вниз по склону и последующем отложении у подножия. Выше, на склоне гребня, на глубине около 2500 м обнаружены небольшие коренные выходы (5-10 м). Еще выше по склону, на глубине 2350 м, обнаружен протяженный уступ. Выступающая скальная порода разбита трещинами, поверхность неровная. Телегрейфером и драгой, кроме обычных для поднятия Менделеева осадочных, метаморфических и магматических пород основного состава, отобраны обломки гранитов.

На полигоне № 6 обследован склон горы Трукшина западной экспозиции, уклоны дна достигают 35°-50°. Наиболее крутые участки приурочены к бортам крупного подводного каньона, осложняющего склон горы. По данным сейсмоакустических исследований, мощность осадков на дне каньона около 20 м, на крутых склонах в бортах до 1-2 м. Протяженные участки склонов лишены покрова осадков. На некотором отдалении от подножия горы дно покрыто илом, наблюдаются редкие каменные обломки. Ближе к склону обломков становится больше. Они имеют более свежий облик и неправильную форму. У устья каньона обнаружен развал каменных глыб размерами до 10-15 м. Поверхность породы неровная, ноздреватая, кавернозная, что говорит о ее значительной выветрелости. По всей видимости, глыбы были снесены со склона к подножию оползневым потоком. Выше по склону обнаружен небольшой коренной выход. Поверхность коренных пород неровная, породы разбиты трещинами. В рельефе коренного выступа четкий резкий уступ. Со склонов получено около 3000 угловатых и слабоокатанных обломков, преобладают карбонаты. Подняты также обломки брекчии, в составе обломочной части которой определены базальты, песчаники, гранитоиды.

На северном склоне горы Трукшина (полигон № 6А) с помощью профилографа обследован подводный каньон с почти отвесным скальным обрывом (уклоны до 78°).

На южном склоне горы Рогоцкого (полигон №8) уклоны дна достигают 30°-35°. Наиболее крутые уступы в профиле склона в верхней части, к подножию он выполаживается. Склон осложнен подводными каньонами и гребнями, ориентированными перпендикулярно изобатам. Относительная глубина каньонов до 80 м. У устья подводного каньона встречены каменные глыбы и скальные блоки 5-25 м. Породы, из которых состоят глыбы, имеют неровную поверхность, сглаженные края, разбиты неглубокими трещинами. По-видимому, крупные скальные глыбы снесены по каньону с верхней, обрывистой части склона горы Рогоцкого. Произведен отбор представительного комплекса остроугольных обломков метаморфических пород общей массой около 250 кг.

На восточных склонах крутизной 17°-27° безымянной изометричной возвышенности (полигон № 9) отобраны угловатые обломки в основном карбонатных пород. Один из обломков известняка содержит палеонтологические остатки хорошей сохранности - панцири трилобитов и осколки раковин двустворок.

В пределах полигона № 10 драгой со склона крутизной около 24° поднято около 100 кг обломков карбонатных, терригенных и магматических пород.

В результате исследований получены новые геолого-геофизические материалы и данные непосредственных наблюдений, подтверждающие наличие коренных выходов пород фундамента на склонах подводных гор поднятия Менделеева. Прямые наблюдения обнажений дополняются сведениями о крупных скальных блоках и обломках, оползших и скатившихся со склонов подводных гор к их подножиям.

Уже первые исследователи района поднятия Менделеева и окружающих глубоководных впадин по материалам систематического фотографирования дна указывали на контрастные различия в строении дна впадин и подводных гор [Hunkins et al., 1970]. Для первых характерны очень редкие каменные обломки на поверхности, для вторых - скопления крупных кусков горных пород с разной степенью окатанности.

Такая же закономерность в распределении донного каменного материала выявлена и в результате наших исследований. Наиболее контрастно различаются склоны подводных гор в пределах полигонов № 0 и № 3. Склоны имеют примерно одинаковые размеры, сопоставимые уклоны и превышения. На полигоне № 3 выходов коренных пород не обнаружено; у подножия склона встречены лишь редкие, мелкие, равномерно рассеянные по дну каменные обломки. На плоской вершине этой горы также проведено телепрофилирование; здесь зафиксированы редкие небольшие каменные обломки. В данном случае единственный источник поступления обломков на вершину горы, ее склоны и подножие - дрейфующий лед и айсберги. Обратная ситуация была выявлена на полигоне № 0. Здесь задокументированы коренные выходы и у подножия мы наблюдали многочисленные обломки горных пород - угловатые, крупные и мелкие, рассеянные по поверхности дна и локализованные в виде скоплений. Расстояние между полигонами 75 км. Очевидная разница в распределении каменного материала по дну определяется наличием и отсутствием обнажений пород фундамента на склонах.

Таким образом, коренные выходы на склонах подводных гор поднятия Менделеева достоверно установлены в пределах полигонов № 0, 1, 5, 6, 8. Мелкие редкие обломки горных пород, отобранные на полигонах № 2, 3, по всей видимости, являются материалом ледового разноса.

Петрографический состав отобранных со склонов поднятия Менделеева образцов довольно выдержан и представлен известняками, доломитами (50-65%), песчаниками, алевролитами, аргиллитами (20-25%), базальтами, долеритами, гранитами (5-25%), метаморфическими сланцами, гнейсами (2-12%) [Морозов и др., 2013]. Таким образом, в строении фундамента поднятия Менделеева участвуют осадочные, метаморфические и магматические породы. Полученные материалы подтверждают предположения о континентальной природе фундамента поднятия Менделеева [Киселев, 1986; Поселов и др., 2012]. Вместе с тем следует отметить широкое распространение коренных выходов магматических и вулканогенно-осадочных пород, что свидетельствует о магматической активизации района поднятия Менделеева.

Авторы благодарят экипажи ледоколов «Капитан Драницын», «Диксон» и исследовательских подводных лодок Министерства обороны Российской Федерации за выполнение комплексных исследований в труднодоступном районе Арктики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Иванов В.Н., Петрова В.И. О геотектонической природе системы Центрально-Арктических морфоструктур и геологическое значение донных осадков в ее определении // Геотектоника. 2004. № 6. С. 33-48.

2. Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Крупская В.В., Каминский Д.В., Разуваева Е.И. Новые данные о составе и происхождении донных осадков южной части Поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // ДАН. 2008. Т. 419. № 5. С. 653-655.

3. Киселев Ю.Г. Глубинная геология Арктического бассейна. М.: Недра, 1986. 224 с.

4. Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука. 1994. 448 с.

5. Морозов А.Ф., Петров О.В., Шокальский С.П., Кашубин С.Н., Кременецкий А.А., Шкатов М.Ю., Каминский В.Д., Гусев Е.А., Грикуров Г.Э., Рекант П.В., Шевченко С.С., Сергеев С.А., Шатов В.В. Новые геологические данные, обосновывающие континентальную природу области Центрально-Арктических поднятий // Региональная геология и металлогения. 2013. № 53. С. 34-55.

6. Поселов В.А., Буценко В.В., Каминский В.Д., Саккулина Т.С. Поднятие Менделеева (Северный Ледовитый океан) как геологическое продолжение континентальной окраины Восточной Сибири // ДАН. 2012. Т. 443. № 2. С. 232-235.

7. Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B.J., Hopper J.R. Hemipelagic deposits on the Mendeleev and northwestern Alpha submarine Ridges in the Arctic Ocean: acoustic stratigraphy, depositional environment and an inter-ridge correlation calibrated by the ACEX results // Mar. Geophys. Res. 2010. V. 31. P. 149-171.

8. Hall J.K. Sediment waves and other evidence of paleo-bottom currents at two locations in the deep Arctic Ocean // Sedimentary Geol. 1979. V. 23. P. 269-299.

9. Hunkins K.L., Mathieu G., Teeters S.R., Gill A. The floor of the Arctic Ocean in photographs // Arctic. 1970. V. 23. № 3. P. 175-189.

10. Phillips R.L., Grantz A. Regional variations in provenance and abundance of ice-rafted clasts in Arctic Ocean sediments: implications for the configuration of late Quaternary oceanic and atmospheric circulation in the Arctic // Mar. Geol. 2001. V. 172. P. 91-115.