ОКЕАНОЛОГИЯ, 2012, том 52, № 4, с. 617-620
ИНФОРМАЦИЯ
УДК 550.83 (86)
СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ И РЕЛЬЕФА МОРСКОГО ДНА В МОРЯХ ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ В 57-М РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "АКАДЕМИК М.А. ЛАВРЕНТЬЕВ"
© 2012 г. Н. Н. Дмитревский, Р. А. Ананьев, Н. В. Либина, А. Г. Росляков
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: lnatvit@mail.ru Поступила в редакцию 8.11.2011 г.
В 57-м рейсе НИС "Академик М.А. Лаврентьев" сотрудниками ИО РАН в рамках выполнения проекта РФФИ был начат комплекс работ по использованию высокоразрешающей сейсмоаку-стической аппаратуры для целей картирования подводной границы многолетнемерзлых пород (ММП) и выявления газовыводящих путей выбросов метана, в том числе и за счет деградации ММП, в морях Восточной Арктики Российской Федерации.
Совместная российско-американская экспедиция на НИС "Академик М.А. Лаврентьев" была организована в рамках выполнения исследований, направленных на комплексное изучение проблемы метановыделения со дна морей Восточной Арктики. Финансирование работ осуществляется Российским фондом фундаментальных исследований, Национальным научным фондом США и Национальным фондом США по океану и атмосфере. В рейсе принимали участие сотрудники Тихоокеанского океанологического института РАН, Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, а также научно-исследовательского центра Аляска-Фэрбанкс и университета Джорджии из США.
Рейс продолжительностью 46 суток проводился в сентябре—октябре 2011 г. с началом и окончанием в порту Владивосток. Исследования проводились в Восточно-Сибирском море и на двух больших полигонах в море Лаптевых (рис. 1). Общий объем сейсмоакустических изысканий составил порядка 1200 морских миль.
В рейсе сотрудниками Института океанологии были выполнены работы по непрерывному высокоразрешающему сейсмоакустическому профилированию — с помощью эхолота—профилографа 8Б8-2000 (производство фирмы Г^ОМАЯ, Германия), и гидролокационной съемке гидролока-
тором бокового обзора ДГБО 250/500 "Гидра", производство НПО "Экран".
Сейсмоакустические и гидролокационные исследования на шельфах северных морей РФ, выполненные ранее сотрудниками ИО РАН, показали предположительно обширное распространение донных газонасыщенных осадков, сопровождаемое высачиванием (сипингом) углеводородных газов (УВГ, вероятно метановых), проявляющегося в форме факелов и пузырьковых струй в водной толще, покмарков и кратеров в рельефе дна и структуре донных осадков [1].
В настоящее время одной из возможных причин климатических изменений, долговременных в масштабе истории человеческой цивилизации и быстрых в геологическом масштабе времени, является выделение большого количества УВГ из осадочных отложений. Приблизительные оценки показывают, что разрушение и выброс в атмосферу менее 1% предполагаемых запасов метана из газогидратов приведет к многократному увеличению содержания метана в атмосфере и труд-
80 °с.ш.
75
70
120 125 130 135 140 Рис. 1. Карта района работ.
145° в.д.
618 ДМИТРЕВСКИЙ и др.
Рис. 2. Штанга с антеннами ДГБО (верхняя) и эхоло-
та-профилографа.
но предсказуемым климатическим последствиям. Первоочередной задачей является выявление масштабов деградации подводной мерзлоты газогидратов с использованием различных, в том числе и гидроакустических методов.
Для решения этих задач на борту судна НИС "Академик М.А. Лаврентьев" была впервые опробована установка эхолота-профилографа и гидролокатора бокового обзора на одной крепежной штанге (рис. 2). Техническая возможность одновременной работы двух антенн, расположенных практически в одном и том же месте, позволила взаимно дополнить информативность каждого из используемых методов, а также расширить возможности интерпретации получаемых данных.
Использовавшийся гидроакустический комплекс позволял уверенно выявлять зоны повышенного газосодержания в верхней части осадочного разреза и фиксировать выходы газа в воду. Признаками аномального газонасыщения осадков на записях профилографа являлись: резкое возрастание амплитуды отражений; появление большого количества дифрагированных волн; экранирование нижележащих границ (зоны акустической тени); задержка времени регистрации отражений от нижележащих границ, вызывающая их ложное прогибание; куполообразные и конусообразные вертикально ориентированные области акустически прозрачной или хаотической записи, резко дискордантные отражениям от субгоризонтальных геологических границ [5, 6, 7].
Во многих случаях участки распространения аномально газонасыщенных отложений, выявлен-
20 30 40 50 60 70
Рис. 3. Акустическое изображение "покмарка".
ные по записям профилографа, сопровождались по данным ГБО появлением на дне следов выхода газа "покмарков" (роскшагкз) — микрократеров, образующихся при определенных условиях в местах выхода газа из донных осадков в воду. В ходе экспедиции было зафиксировано большое количество "покмарков" различной формы — округлых, изометричных и вытянутых, размером от нескольких метров до десятков метров (рис. 3).
Также необходимо отметить, что проведенными исследованиями нигде не было обнаружено следов деятельности ледников — ни эрозионных (глубоких экзарационных долин, гляциодислока-ций), ни аккумулятивных — моренных гряд. В то же время некоторыми профилями были пересечены погребенные палеодолины рек, врезанные в верхнеплейстоценовые отложения и заполненные горизонтально слоистыми голоценовыми осадками. Эти данные подтверждают мнение большинства исследователей об отсутствии покровного оледенения на шельфах морей Восточной Арктики во время максимума последнего оледенения.
Вместе с тем, одним из первых результатов сейсмоакустической съемки явилось обнаружение на дне обследованной акватории большого количества царапин и борозд с очень широким диапазоном разброса как по глубине их распространения, так и по их фактическим размерам (ширина и глубина борозд, их форма, протяженность, направление). Характерный вид борозд (траншея в дне с отвалами грунта в обе стороны) указывает на возможную механическую природу их происхождения, а точнее, на ледовое экзара-ционное выпахивание дна перемещающимися ледовыми массами или отдельными плавающими айсбергами (рис. 4).
В западном секторе Российского шельфа Арктики, где в связи с открытием перспективных газовых и нефтяных месторождений ведется актив-
СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ 619
„«¿•Г" " '
« - Г.- ■ . ЗЭК • — -
Рис. 4. Фрагменты записи борозды.
(а) — акустическое изображение дна по данным ГБО, (б) — сейсмоакустический разрез SES.
ное изучение и освоение прибрежных территорий, проводился и приводится большой объем работ по изучению геологических опасностей, к которым в первую очередь следует отнести экзара-ционное воздействие ледяных образований на поверхность дна [2, 3, 4], в Восточной Арктике процессы экзарационного воздействия пока столь активно не изучались.
На многих записях отчетливо видны следы последовательного наложения систем борозд друг
40 50 60 70
Рис. 5. Акустическое изображение системы борозд.
на друга, часто в совершенно противоположных направлениях (рис. 5). К сожалению, в рамках настоящей экспедиции связать между собой направление полос с характерными направлениями дрейфа льда не представлялось возможным, однако это рассматривается как одна из приоритетных задач для дальнейших исследований.
На северном полигоне в море Лаптевых несколькими сейсмоакустическими профилями пересечены резко выраженные в рельефе дна уступы амплитудой от 3 и более метров. Наличие обнаруженных сейсмических дислокаций может быть связано с предполагаемой в данном районе системой разломов, выходящих на поверхность. Однако в настоящий момент авторы не располагают окончательно аргументированным объяснением наличия подобных структур, этот вопрос будет изучаться в следующих экспедициях.
Авторы считают своим долгом выразить благодарность руководству и команде судна "Академик М.А. Лаврентьев" за большую помощь в организации морских работ, а также руководителям настоящего проекта — члену-корреспонденту РАН Лобковскому Леопольду Исаевичу (ИО РАН) и начальнику экспедиции, доктору географических наук Семилетову Игорю Петровичу (ТОИ ДВО РАН).
Экспедиционные работы сотрудников Института океанологии в рейсе финансировались грантом РФФИ № 11-05-12021-офо-м-2011.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мерклин Л.Р., Левченко О.В. Сейсмоакустические исследования с параметрическим профилографом (1988—2001 гг.) // Акустические океанологические
620
ДМИТРЕВСКИЙ и др.
исследования. Ростов н/Д.: Ростиздат, 2002. C. 396-413.
2. Огородов С.А. Роль морских льдов в динамике береговой зоны Арктических морей // Водные ресурсы. 2003. Т. 30. № 5. С. 555-564.
3. Природные условия Байдаракской губы. Основные результаты исследования для строительства подводного перехода / Под ред. Г.И. Дубикова. М. : ГЕОС, 1997. 432 с.
4. Камалов А.М., Огородов С.А., Бирюков В.Ю. и др. Морфолитодинамика берегов и дна Байдарацкой
губы на трассе перехода магистральными газопроводами // Криосфера Земли. 2006. Т. X. № 3. С. 3-14.
5. Hovland M, Judd A.G. Seabed Pockmarks and Seepages. Impact on Geology, Biology and the Marine Environment. London: Graham & Trotman, 1988. 146 p.
6. Wille P.C. Sound images of the ocean in research and monitoring. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2005. 546 p.
7. Wunderlich J., Muller S. High-resolution sub-bottom profiling using parametric acoustics // International Ocean Systems. July/August 2003. P. 33-35.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.