НИС «Академик Николай Страхов»

24 августа 2024 года в порту г. Мурманска завершился 57-ой рейс НИС «Академик Николай Страхов» в Северную Атлантику продолжительностью 45 суток.

В комплексной геолого-геофизической экспедиции 57-го рейса АНС (11.07 – 24.08.2024) приняли участие 14 сотрудников из Геологического института РАН и Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, из них 2 аспиранта и 2 студента.

Основной целью экспедиции были геолого-геофизические исследования трога Кинг, крупной отрицательной внутриплитной мезоструктуры, расположенной на восточном фланге Срединно-Атлантического хребта в Северной Атлантике, а также попутные наблюдения по всему маршруту за пределами экономических зон. Трог Кинг, косо расположенный по отношению к структурам САХ, сопоставимый по своим размерам со знаменитым Большим каньоном в Северной Америке, вызывает пристальное внимание исследователей в связи со своей уникальностью, сочетающей в едином структурном ансамбле и структуры растяжения, и структуры воздымания, которые дополнительно осложнены вулканическими сооружениями. При этом он находится в окружении других мезоструктур: Азоро-Бискайского поднятия и плато Гницевича. Проведенные исследования внесут большой вклад в понимание природы внутриплитных тектонических и магматических процессов, протекающих на океаническом дне.

Для этого в рейсе были решены следующие основные задачи:

1. Методом драгирования на 20 станциях, приуроченных к ключевым морфоструктурам, осуществлен сбор донно-каменного материала, характеризующего состав океанической литосферы в районе трога Кинг и его окружения. По результатам его последующей обработки будут выяснены условия плавления различных геохимических типов базальтов, масштабы, характер и природа мантийной гетерогенности на восточном фланге САХ в Северной Атлантике, роль процессов спредингового и плюмового плавления мантии в процессах аккреции коры в этом районе, определен возраст тектонических и магматических явлений.

Процесс драгировки и его результат

2. С помощью судового многолучевого глубоководного эхолота SeaBat 7150 – 12 кГц (фирмы RESON) осуществлена батиметрическая съемка северо-западной части трога Кинг, по результатам которой построена батиметрическая карта среднего масштаба (1 : 100 000) площадью 39065 км². Анализ этой карты позволит провести  тектоническое районирование изученной площади с выходом на природу и последовательность внутриплитных тектонических и вулканических процессов, действовавших в ходе образования и последующей эволюции трога Кинг и сопутствующих ему структур.

Так рождается батиметрическая карта

3. С помощью магнитометра SeaPOS2 осуществлена гидромагнитная съемка трога Кинг, по результатам которой построена карта аномального магнитного поля. Анализ этой карты позволит идентифицировать линейные магнитные аномалии, определить возраст океанического дна, создать геолого-геофизические модели источников магнитных аномалий.

А так - карта аномального магнитного поля

4. С помощью судовых профилографов EdgeTech 3300 и Parasound DS Sub-Bottom profiler исследована акустическая структура средне-позднечетвертичных отложений в троге Кинг.  Анализ полученных сейсмограмм позволит выделить индикаторы неотектоники и дегазации и охарактеризовать их площадное распространение.

Обсуждение промежуточных итогов сейсмоакустического профилирования

За время экспедиции пройдено 8270 морских миль, в том числе, около 4810 морских миль с многолучевым эхолотом и сейсмоакустическими профилографами и 3800 морские мили с магнитометром SeaPOS2.

Основные предварительные научные итоги экспедиции 57-го рейса.

1. По результатам батиметрического картирования в пределах северо-западной части мезоструктурного кластера Кинг выделены четыре морфоструктурные провинции, каждая из которых имеет свои морфологические особенности: трог Кинг с фланговыми  морфоструктурами; фланговые структуры САХ; плато Гницевича; вулканическая область к югу от трога Кинг.

2. В провинции трога Кинг долина трога подразделяется на несколько отдельных сменяющих друг друга котловин: Средний Кинг 1, Средний Кинг 2, Верхний Кинг, Венец Кинга, которые отражают последовательные этапы продвижения трога в северо-западном направлении. Медианными хребтами указанные котловины либо разделяются на две парные котловины, либо отделяются от смежных и субпараллельных им котловин, как, например, Средний Кинг 2 и Малый Кинг. Это указывает на то, что при образовании трога Кинг проседание океанического дна концентрировалось вдоль двух субпараллельных осей северо-западного простирания, которые разделялись узкими зонами, не испытавшими опускание, или опустившимися на незначительную величину.

3. Главные геоморфологические уровни в пределах этой провинции: вершина свода и вершина плоскогорья, надстраивающего свод. На поверхности плоскогорья сформировались отдельные вулканические горы, удлиненные субпараллельно простиранию трога.

4. Фланговые зоны трога Кинг комплементарны: на противоположных бортах располагаются схожие по морфологии структуры, имеющие схожие геоморфологические уровни, что подчёркивает их образование в качестве единой структуры, впоследствии разделённые долиной трога. В то же время, амплитуда высот флангов и ширина сводового поднятия постепенно уменьшаются к северо-западу, что указывает на последовательное уменьшение тектоно-магматической активности в этом направлении в ходе образования трога.

5. Трог Кинг и его фланговые структуры окружены типичным для флангов САХ грядово-ложбинным рельефом. На продолжении трога Кинг в северо-западном направлении увеличиваются плановые размеры и высота возвышенностей основания грядового рельефа. Это свидетельствует о влиянии трога Кинг в момент своего образования на процессы аккреции коры в осевой зоне спрединга в сторону увеличения магматической активности.

6. Среди вулканических гор плато Гницевича и провинции Трёх Капитанов, которые располагаются обособленно и несколько южнее трога Кинг, имеются гайоты, что позволяет утверждать, что они поднимались выше уровня поверхности океана. После их погружения имело место возобновление вулканической деятельности, приведшей к образованию мелких конусов, сформировавшихся на уплощенной поверхности гайотов.

7. Древние вулканы плато Гницевича либо изометричны, либо удлинены в направлении поперечном трогу Кинг, тогда как все горы провинции Трех Капитанов удлинены субпараллельно трогу Кинг. Следовательно, магматические явления в пределах этих двух вулканических провинций имеют разную природу и, возможно, разный возраст.

8. По итогам сейсмоакустического профилирования установлено, что осадочный чехол района исследований сформирован на океаническом фундаменте, подверженном неотектоническим движениям и деформациям. Неоднородный и подвижный фундамент является субстратом, на котором накапливается слабоконсолидированный осадочный чехол, формируемый фоновым осаждением с низкой скоростью пелагического материала и материалом, приносимым донными течениями.

9. В центральной части трога Кинг наблюдается чередование акустически стратифицированных толщ и обломочных потоков. Быстрое накопление материала на склонах создает условия для схода оползней и формирования отложений обломочных потоков. Установлены признаки дрифтовых отложений: во впадине Фрин и к северу вдоль трога на более мелкой гипсометрической отметке.

10. В области гор Гницевича обнаружены признаки звукорассеивающих объектов (ЗРО) в водной толще с вертикальными амплитудами над вершинами не менее 200 м. Это может указывать на современную гидротермальную активность в данной структуре.

11. По результатам гидромагнитной съемки уточнено положение, обнаруженных в пределах полигона номерных магнитных аномалий C5An.2n (12.2 млн лет), C5ACn (y) (13.7 млн лет), C5ADn (14.2 млн лет), C5Cn.1n (y) (16 млн лет), C6n (18.75 млн лет), C13n (33.2 млн лет).

12. У аномалий, более древних чем С6п, порождающий их магнитоактивный слой разрушается под трогом Кинг; более молодые аномалии, включая С6п, пересекая зону, продолжающую трог Кинг, не разрушаются, не смещаются и не изменяют своего простирания. Таким образом, трог Кинг сформировался между 18,75 млн лет и 33.2 млн лет, ближе к первому значению.

13. Под трогом Кинг сформировалась полоса положительных значений поля параллельная ему. Скорее всего, это результат серпентинизации литосферной мантии под трогом Кинг, оказавшейся при образовании трога вблизи океанического дна.

14. Над вулканическими горами, сформировавшимися на плечах трога Кинг, наблюдаются интенсивные положительные изометричные аномалии. Очевидно, что вулканы образовались в течение одной из положительных магнитных эпох.

15. Опробованные в ходе рейса морфоструктуры: вулканические постройки Азоро-Бискайского поднятия, борта трога Кинг, плоскогорье и вулканические постройки, сформировавшиеся на плечах трога Кинг, медианные хребты, вулканы плато Гницевича, - характеризуются разными ассоциациями горных пород.

16. В вулканическом разрезе подводных гор Азоро-Бискайского поднятия участвуют в различной степени измененные базальты разной пористости и кислые пемзовидные вулканиты. Склоны подводных вулканов покрыты известняками, отличающимися степенью литификации вплоть до мраморовидных. Вулканические образования разрушались в мелководных условиях, формируя брекчии с фосфатным цементом. Разрушались и наиболее ранние мраморовидные известняки, будучи выведенными на поверхность дна океана в ходе поствулканических тектонических процессов.

17. В бортах трога Кинг обнажается спрединговая ассоциация пород: непористые базальты с зеленоватым оттенком, долериты, габброиды, тектониты по этим породам. Они образуют свод трога Кинг, предшествующий его образованию. Вторая ассоциация представлена измененными поровыми базальтами, слагающими вулканическое плоскогорье. Третья ассоциация - продукты разрушения вулканитов: брекчии, дресвяники, песчаники, аргиллиты. Наблюдающаяся хорошая сортировка по размеру зерен в обломочных породах свидетельствует об их происхождении в наземных условиях в зоне волнового процесса.  Четвертая ассоциация - известняки, среди них наиболее литифицированные, а также необычные породы с примесью измененного пеплового и туфового материала, что указывает на более поздний вулканизм, который, очевидно, был связан с таковым, приведшим к образованию конусовидных вулканов, надстраивающих вулканическое плоскогорье, одним из крупнейших которых является подводная гора Антиальтаир.

18. Эти же ассоциации пород, которые встречены и в бортах трога Кинг, подняты со склонов медианных хребтов, при этом обнаружено очень высокое положение габброидов и тектонитов. Очевидно, что на таком высотном уровне они оказались в результате тектонических движений со значительной вертикальной составляющей, приведших к образованию свода.

19. Непосредственно вулканические конусовидные постройки опробованы только на горе Антиальтаир. Продукты наиболее позднего вулканизма представлены афировыми непористыми базальтами и карбонатитами (?), карровая поверхность которых указывает на то, что они формировались в наземных условиях. Также возможно к этой ассоциации относятся порфировые базальты с вкрапленниками роговой обманки, клинопироксена и оливина, встреченные на других структурах.   

20.  В нижней части горы Гницевича залегают базальты в общем близкие к таковым, слагающим вулканическое плоскогорье флангов трога Кинг. Более поздние и верхние базальты выделяются своей трахитоидностью. Венчается разрез карбонатной банкой, отдельные фации которой представлены органогенно-обломочными известняками.

21. Обобщая комплекс полученных геолого-геофизических данных, можно подытожить, что трог Кинг в процессе своего формирования прошел через несколько этапов: 1) формирование сводового поднятия; 2) образование вулканического плоскогорья на сводовом поднятии; 3) раскол горных  преимущественно вулканических сооружений и растяжение с формированием долины трога; 4) реактивизация вулканической активности с образованием вулканических конусовидных построек.

Общее фото

В течение экспедиции ее участниками сделано 5 докладов на научных семинарах, прочитаны 3 популярные лекции.

Научная программа экспедиции успешно выполнена. Это стало возможным во многом благодаря слаженной работе и помощи экипажа, возглавляемого капитаном НИС «Академик Николай Страхов» А.А. Ардашкиным.

Начальник экспедиции д.г.-м.н.      
Сколотнев Сергей Геннадьевич