Строение осадочного чехла и верхов консолидированной коры в Баренцево-Карском регионе изучено относительно более полно, чем строение глубинных частей коры. Глубинное продолжение известных структур коры остается неисследованным, включая характер сочленения крупных осадочных бассейнов с окружающими структурами. Также остается дискуссионным вопрос о механизме возникновения глубоких осадочных бассейнов.

Новые данные о глубинном строении коры рассматриваемого региона и характера плитных сочленений получены по результатам обработки и интерпретации данных по профилям глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) с использованием метода однородных функций. Детальные исследования по профилям выполнены Севморгео в пределах «Федеральной программы создания сети опорных геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин». Метод однородных функций интерпретации и обработки годографов преломленных волн разработан на кафедре сейсмометрии и геоакустики Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Метод основан на 2-мерной модели среды с переменными скоростями и градиентами скорости и с границами раздела.

В качестве исходных материалов для получения сейсмических разрезов были использованы наблюденные годографы по профилям ГСЗ, полученные ФГУНПП «Севморгео» Положение исследованных профилей 1-АР, 2-АР и 3-АР показано на рис. 1.

Полученный автоматически без использования каких-либо априорных данных сейсмогеологический разрез по профилю 1-АР глубиной 54 км отчетливо разделяется на две части: область сложно построенных структур Баренцевской плиты и более спокойную Северо-Баренцевскую впадину.

Кора Баренцевской плиты, где расположены серия поднятий Ферсмана, Федынского и несколько грабенов, трехслойная. Нижняя кора (скорость 6,8-8 км/с, глубина кровли от 20 до 30 км ) имеет сложное складчато-надвиговое строение. Выделяются три характерные крупные складчато-надвиговые структуры, положение двух их них совпадает с поднятиями Ферсмана и Федынского. В центре складок обнаружены породы с относительно пониженными значениями сейсмических скоростей. В верхней части разреза слои, образующие складку, «разорваны» на фрагменты. Эти структуры можно интерпретировать как сегменты палеоспредингового хребта (поднятия центральной части Баренцева моря), а пониженные скорости в коре - как останцы магматических камер. В районе свода Ферсмана клиновидная область пониженной скорости поднимается от верхней мантии до глубины 15 км .

В области Кольско-Колгуевской моноклинали на разрезе профиля 1-АР видны структуры сочленения Баренцевской плиты и Балтийского щита. Граница Мохо углубляется здесь до 45 км . Многочисленные разломы свидетельствуют о надвигах нижней коры плиты в направлении щита. Такие структуры характерны для пассивных окраин.

Кора Северо-Баренцевской впадины по данным профилей 1-АР и 2-АР (рис. 2) двухслойная и имеет меньшую мощность (25- 30 км ). Осадочный слой повышенной мощности (до 15- 20 км ) характеризуется периодическим строением. В самой верхней части осадочного слоя на глубине до 10 км выделяется серия рифтогенных прогибов шириной около 25 км . Верхняя часть осадочного слоя является хрупкой, так как она разбита разломами, разделяющими блоки протяженностью 50- 70 км . Вблизи подошвы осадков скорость достигает значений 5,5-6,2 км/с. Подошва осадочного слоя характеризуется резко расчлененным рельефом, разломы концентрируются только в областях, где подошва высоко приподнята, а опущенные блоки (пластичные?) не включают разломов.

Подстилающая мощная (около 10 км ) верхняя кора вблизи своей кровли обладает пониженной скоростью (до 5,5 км/с), поэтому, возможно, этот слой пластичный. Можно предположить, что формирование структуры «осадочный слой / верхняя кора» происходило по механизму образования несимметричных рифтов по Вернике.

Нижняя кора впадины в целом утонена (7- 10 км , скорость 6,8-7,8 км/с, градиент скорости повышенный), разбита на фрагменты, подстилаемые в мантии зонами с пониженными значениями скорости. Этот слой на профиле 2-АР формирует обширное поднятие в направлении Адмиралтейского мегавала, что сопровождается утонением консолидированной коры и разрывом нижней коры.

Строение Адмиралтейского мегавала (профиль 2-АР, см. рис. 2) во многом идентично строению свода Ферсмана, поэтому можно предположить, что это сегменты одного палеоспредингового хребта, разделенного трансформным разломом в районе Лудловской седловины (см. рис. 1). Предположительно, развитие спредингового хребта завершилось погружением под Новую Землю.

К востоку от Адмиралтейского мегавала выделена шовная зона, отделяющая структуры Баренцевской плиты от Новой Земли. В районе сутуры нижняя кора мегавала разбита на блоки и опущена в сторону Новой Земли (палеосубдукция?). В районе шовной зоны верхняя мантия обладает аномально низкой скоростью (около 7 км/с).

Утоненная нижняя кора Новой Земли (мощность около 10 км ) деформирована и образует складку с углами наклона крыльев около 10°, протяженностью в основании 100 км и амплитудой поднятия около 18 км . В замке складки существует разлом, во внутренней части складки - область пониженных скоростей в мантии.

К востоку от Новой Земли профиль 2 АР пересекает Южно-Карскую впадину. Кора впадины имеет двухслойное строение. Мохо прослеживается на глубине 43 км . Максимальная мощность осадочного слоя составляет 12 км . В районе сочленения Новой Земли с Южно-Карской впадиной мощная нижняя кора (20- 25 км ) впадины образует многочисленные надвиги в сторону Новой Земли. Такой характер сочленения плит свойствен пассивным окраинам континентов.

Южно-Карская впадина на профиле 3-АР характеризуется мощным осадочным слоем, достигающим 15- 18 км . Строение консолидированной коры Южно-Карской впадины свидетельствует о том, что здесь мог существовать задуговый бассейн, так как на разрезе получены структуры, которые можно интерпретировать как зону палеосубдукции в районе Северо-Сибирского порога и палеоспрединговую структуру в центральной части моря. Консолидированная кора Южно-Карской впадины в целом имеет двухслойное строение, как и Северо-Баренцевская впадина. Мощность консолидированной коры составляет около 30 км .

На западной половине профиля 3-АР в Печорском море в области Сенгейского свода выделяется структура, обладающая чертами, характерными для центра палеоспрединга. Прослежена область пониженной сейсмической скорости, поднимающаяся от мантии до подошвы осадочного слоя (глубина около 10 км ). Эта область окружена блоками коры с повышенными скоростями, характерными для нижней коры или для базальтового (?) слоя коры, раздвинутыми от ее центра по листрическим разломам. Горизонтальные размеры блоков достигают 50- 100 км , мощность 10- 15 км . В районе этой структуры верхняя кора не выделена.

Наиболее детальная система наблюдений получена на участке профиля, который пересекает Беломорскую впадину. Под Беломорской впадиной в коре выделена крупная складчато-надвиговая структура, наличие которой может свидетельствовать о существовавшей обстановке сжатия в районе континентальной окраины.