В заключительном разделе (раздел 7) рассматривается проблема границы зоны экономических интересов России, известная также под названием «проблемы ВГКШ» – внешней границы континентального шельфа. Её анализу был посвящен специальный проект, завершившийся разработкой (уточнением) модели строения земной коры и реконструкцией геологической истории области Центрально-Арктических поднятий (статья: В.А. Поселов и др.). На уровне имеющегося на сегодня материала представлены аргументы в подтверждение континентальной природы коры главных тектонических элементов (поднятий) этой области и, прежде всего, хр. Ломоносова и поднятия Менделеева.
Несколько слов о совещаниях. В связи с Полярным годом было проведено довольно много совещаний, конференций, даже конгрессов (как, например, несколько сессий «Северного конгресса» в Сыктывкаре и Москве). Большинство из них включало разнообразную тематику. Но описываемому здесь геолого-геофизическому направлению были специально посвящены, как минимум, два представительных совещания. Одно из них – Тектоническое совещание «Геология полярных областей Земли» (Москва, февраль 2009 г. – с более чем 300 участниками) было организовано Межведомственным тектоническим комитетом ОНЗ РАН совместно с Федеральным агентством Роснедра и МГУ. Второе – Международная конференция «Путь на север: окружающая среда и самые ранние обитатели Арктики и Субарктики» (Москва, декабрь 2008 г. – с числом участников около 100) было организовано Институтом географии РАН; А.А.Величко). Материалы того и другого совещаний опубликованы в виде сборника статей «Геология полярных областей Земли» в двух томах (2009 г.) и коллективной монографии «Путь на север: окружающая среда и самые ранние обитатели Арктики и Субарктики» (2008 г.).
И уж раз зашла речь о публикациях, то нельзя не отметить очень полезное периодическое издание – журнал «Новости МПГ», регулярные выпуски которого были налажены Межведомственным научно-координационным Комитетом. В нем оперативно печатались статьи научного и информационного характера по широкому спектру проблем МПГ 2007/08.
В завершение данного вводного обзора хотелось бы упомянуть о двух мероприятиях особого рода, имевших место в начале Полярного года.
В определенном смысле как пролог к активности МПГ 2007/08 в нашей стране можно рассматривать высокоширотную глубоководную экспедицию к Северному полюсу, организованную А.Н. Чилингаровым в июле – августе 2007 г. Экспедиция проходила на двух судах – научно-экспедиционном судне «Академик Федоров» и атомном ледоколе «Россия» с погружением на дно Северного Ледовитого океана в подводных управляемых аппаратах МИР-1 и МИР-2. Экспедиция широко освещена в литературе, прессе, других средствах массовой информации, и повторяться не имеет смысла. Но хотелось бы напомнить о том большом резонансе, который она вызвала в России и за рубежом. Она продемонстрировала возможности страны, Российской академии наук, в составе которой функционируют МИРы, привела к всплеску общественного и научного интереса к Арктике, стимулировала активность в её исследовании.
Задачи экспедиции, помимо погружения на дно океана в точке Северного Полюса, в основном были связаны с гидрографией, метеорологией, изучением ледяного покрова и т. п. Объем геологических и геофизических исследований был скромным. Тем не менее, и в этой области удалось получить некоторые важные данные. Наиболее интересный результат, уже отмеченный выше, связан с исследованием донных осадков из района подножья хр. Ломоносова вблизи Северного полюса. В них обнаружены мелкие обломки гранитов архейского возраста, источником которых, скорее всего, является хр. Ломоносова. Эти данные могут иметь критическое значение для определения типа коры в хр. Ломоносова, с чем, в свою очередь, связано обоснование границ зоны экономических интересов России.
Второе мероприятие, не столь яркое, но хронологически связанное с Полярным годом – экспедиция в Антарктиду к Полюсу недоступности, организованная шведским предпринимателем, путешественником и ученым Фредериком Паулсеном (опускавшимся на дно Ледовитого океана во время вышеупомянутой экспедиции А.Н. Чилингарова в составе экипажа глубоководного аппарата «МИР-2»). Это, не научное и к тому же, в отличие от предыдущего, не получившее широкого резонанса, событие, заслуживает упоминания по той причине, что имеет прямое отношение к одной из знаменательных вех в истории российских антарктических исследований. Экспедиция носила мемориальный характер: она была задумана в ознаменование 50-летия покорения Полюса недоступности Советской антарктической экспедицией в 1958 г. От Российской академии наук в экспедиции Ф. Паулсена участвовали В.Е. Фортов и Ю.Г. Леонов. Мемориальный поход состоялся в первой половине января 2008 года. Как и пятьдесят лет назад, он был выполнен в санно-тракторном варианте по маршруту технически более простому, но более высотному (3000 м и выше). Исходным пунктом был Южный полюс. План Ф.Паулсена был реализован, хотя из-за поломки вездехода санно-тракторный поезд с участниками экспедиции вынужден был остановиться, несколько не дойдя до Полюса недоступности, и акция была завершена с помощью авиации.
Г.Л. Лейченков[2], Ю.Б. Гусева[3], В.В. Гандюхин[4], К. Голь[5], С.В. Иванов[6], А.В. Голынский[7], А.Ю. Казанков[8]
Тектоническое развитие земной коры и формирование осадочного чехла в антарктической части Индийского океана (море Содружества, море Дейвиса, плато Кергелен)
Аннотация
В статье рассматриваются основные результаты морских геофизических исследований, выполненных по международному проекту МПГ 2007–2008 гг. в районе южной части плато Кергелен (Антарктика) в течение двух полевых сезонов 2007 и 2009 гг. (в 2007 г. работы проводились совместно с институтом Альфреда Вегенера, Германия). На основании проведенных исследований выявлены основные тектонические провинции района работ, установлена природа южной части вулканического плато Кергелен, предложены новые геодинамические модели раннего этапа раскрытия Индийского океана, выполнен детальный сейсмостратиграфический анализ осадочного чехла, выявлены обстановки осадконакопления и особенности терригенной седиментации в период антарктического оледенения.
Введение
В начале 2007 г. в антарктической части Индийского океана были выполнены совместные российско-германские геофизические исследования по проекту 3-го международного полярного года (МПГ 2007/2008 гг.) «История геодинамического развития, осадконакопления и изменений природной среды бассейна моря Содружества и южной части плато Кергелен (Восточная Антарктика)». В осуществлении проекта с российской стороны принимали участие специалисты ПМГРЭ и ВНИИОкеангеология, а со стороны немецких партнеров – ученые из Института Альфреда Вегенера (AWI) и Института геонаук и природных ресурсов Германии (BGR). Работы проводились с использованием двух научно-исследовательских судов НИС «Академик Александр Карпинский» (ПМГРЭ) и НИС «Поларштерн» (AWI). Площадь исследований охватывала акватории моря Содружества, восточной части котловины Эндерби, трога Принцессы Елизаветы и юго-западной части плато Кергелен (рис. 1).
Основными научными задачами исследований по проекту являлись: 1) изучение механизма, геометрии и продолжительности растяжения континентальной коры; 2) изучение структурных параметров, физических свойств и взаимоотношения рифтогенной континентальной, океанической и утолщенной магматической коры района плато Кергелен; 3) идентификация границы между корой континентального и океанического типов и реконструкция истории раннего спрединга морского дна Индийского океана; 4) определение природы земной коры южной части плато Кергелен; 5) реконструкция обстановок осадконакопления на континентальной окраине Антарктиды в мезозойско-кайнозойское время.
В состав совместных исследований входили: многоканальное сейсмическое профилирование методом общей глубинной точки (МОГТ), сопровождаемое измерениями гравитационного и магнитного поля, глубинные сейсмические зондирования (ГСЗ) с использованием подводных трехкомпонентных сейсмостанций (выполнялись немецкими специалистами), широкоугольное сейсмическое профилирование с одновременным использованием двух судов и аэромагнитные съемки с вертолета, размещавшегося на НИС «Поларштерн». В 2009 г. российские ученые продолжили исследования по проекту МПГ, изучив акваторию, расположенную к востоку от района совместных российско-немецких работ, которая включала юго-восточную часть плато Кергелен, море Дейвиса и глубоководную котловину Лабуан (рис. 1). Необычно суровая для антарктического лета ледовая обстановка, которая сложилась в период проведения работ в обоих полевых сезонах, не позволила выполнить геофизические наблюдения на шельфах, как это планировалось (южные окончания профилей, выполненных в 2007 и 2009 гг. фактически оконтуривают северную кромку ледяных полей; рис. 1).
Рис. 1. Схема сейсмических исследований в море Содружества, море Дейвиса и южной части плато Кергелен. 1–4 – профили ОГТ, выполненные экспедициями СССР/РФ (1), Австралии (2), Японии (3), по проекту МПГ (4); 5–7 – пункты зондирований МПВ, выполненные экспедициями: СССР/РФ (5), Австралии (6), по проекту МПГ (7); 8 – положение скважин глубоководного бурение по проектам ODP и их номера; 9 – изобаты (в метрах)
В результате исследований по проекту МПГ в сезон 2007 г. было выполнено 5000 км сейсмических, более 5500 гравитационных, 13 000 магнитных (морских и воздушных) наблюдений и произведено 39 постановок донных станций на двух меридионально ориентированных профилях МОГТ, а в сезон 2009 г. – 3000 км сейсмических, 6500 км гравитационных и 6000 магнитных наблюдений, а также 26 зондирований методом преломленных волн (МПВ) с применением радиобуев (рис. 1). Для производства работ МОГТ использовался сейсмический комплекс MSX-6000 фирмы «INPUT/OUTPUT Inc.» включающий цифровую 352-канальную приемную расстановку (косу) длиной 4500 м и две линии групповых пневмоисточников общим объемом от 20 до 38 литров.
1. Предшествующие исследования
Бассейны моря Содружества и моря Дейвиса являются частью антарктической окраины, которая сформировалась в результате распада Восточной Гондваны и разделения Индийской и Австрало-Антарктической плит в позднеюрско-раннемеловое время (Powell et al.; 1988; Lawver et al., 1992). На развитие бассейнов существенное влияние оказало внедрение в литосферу Восточной Гондваны мантийного плюма Кергелен, проявившегося в виде длительного вулканизма с образованием плато Кергелен. Прилегающая к акватории района исследований антарктическая суша входит в состав древнего кристаллического щита Восточной Антарктиды, на побережье преимущественно представленного метаморфическими комплексами пород докембрийского – раннепалеозойского возраста (Грикуров, 1980). Строение фундамента и осадочного чехла бассейнов морей Содружества и Дейвиса изучались на протяжении многих лет в Советских и Российских Антарктических экспедициях и рядом зарубежных экспедиций, однако многие аспекты тектонической (геодинамической) эволюции земной коры этого сектора Индийского океана до сих пор остаются неопределенными.
Морские геофизические исследования в районе морей Содружества и Дейвиса, которые, как правило, включали сейсмические (МОГТ), магнитные и гравитационные наблюдения, неоднократно проводились экспедициями СССР, Франции, Японии, России, Австралии (Stagg et al., 2005; Лейченков и Гусева, 2006). До начала полярного года здесь было выполнено около 39 000 км сейсмических и более 50 000 км магнитометрических профилей (рис. 1). Следует отметить, что сейсмические материалы, полученные до середины 1990-х годов (около 30 % от всех имеющихся материалов), оказались малоинформативными для тектонической интерпретации, так как не обладали необходимой глубинностью исследований.
По мере поступления геолого-геофизических данных развивались и представления о строении земной коры и ранней истории раскрытия южной части Индийского океана. В 1988 г. Пауэлл с соавторами (Powell et al., 1988), обобщив все имеющиеся на то время геолого-геофизические материалы на сопряженных окраинах материков Восточной Гондваны, сделали вывод, что рифтогенез между Индией и Антарктидой начался в позднеюрское время и закончился расколом литосферы около 132,5 млн. лет назад (хрон полярности магнитного поля М11). В последующие годы в ряде публикаций (Royer & Coffin, 1992; Gaina et al., 2007) обсуждалось только возможное положение спрединговых аномалий, в то время как возраст первичного раскрытия серьезной ревизии не подвергался.
Отечественными исследованиями в море Содружества была выявлена высокоамплитудная (350–500 нТл) линейная магнитная аномалия и высказано предположение, что она маркирует границу между рифтогенной корой континентального типа и корой океанического типа (рис. 2; Гандюхин и др., 2002). Происхождение линейной аномалии объяснялось «краевым эффектом», т. е. контактом сильномагнитной магматической коры океана с менее магнитной континентальной корой, подвергнутой интенсивному растяжению в период рифтогенеза. Позже, Стагг и др. (Stagg et al., 2005), соглашаясь с выводами российских специалистов о положении границы континент-океан в море Содружества, обнаружил, что к северу от линейной аномалии (в абиссальной котловине Эндерби) на сейсмических разрезах выделяются три толщи: тонкая верхняя с короткими полого-наклонными внутренними рефлекторами, средняя – полупрозрачная (без отражений) и нижняя, подстилаемая границей Мохоровичича, с насыщенной беспорядочными рефлекторами и дифракциями структурой сейсмической записи. Основываясь на известных представлениях о строении земной коры абиссальных котловин, они отождествили эти толщи с базальтовым (слой 2А), дайковым (слой 2В) и габбровым (слой 3) комплексами океанической коры, соответственно.
В разные годы предпринимались попытки идентификации номерных магнитных аномалий в морях Содружества и Дейвиса, но убедительные модели спрединга морского дна до сих пор отсутствовали. Это связано с низкой плотностью магнитных наблюдений в этой части Южного океана и, возможно, с особенностями спрединга морского дна вблизи вулканического плато Кергелен. Рамана и др. (Ramana et al., 2001) предположили наличие последовательности магнитных аномалий от М11 до М0 в подножии континентального склона западной части моря Содружества, однако последующие исследования эту модель не подтвердили. Гайна и др. (Gaina et al., 2007) идентифицировали в море Содружества и абиссальной котловине Эндерби (между 620 и 720в.д.) симметричную последовательность магнитных аномалий ЮВ-СЗ простирания от M9n (129,5 млн. лет) до М2 (126,7 млн. лет) и отмерший палеохребет в ее центре (в районе 61 в.д.) с возрастом около 118 млн. лет (рис. 2).
Рис. 2. Аномальное гравитационное поле (редукция в свободном воздухе; по данным спутниковой альтиметрической съемки; Sandwell & Smith, 2005) и номерные магнитные аномалии юго-восточной части Индийского океана. 1 – магнитные аномалии и их номера (Muller et al., 1997, Gaina et al., 2007), 2 – высокоамплитудная линейная магнитная аномалия моря Содружества, 3 – современный срединно-океанический хребет, 4 – оси отмершего спрединга, 5 – скважины, пробуренные по проектам ODP и IODP (приведены номера скважин, которые упоминаются в тексте). Зеленый контур – район работ по проекту МПГ.