научная статья по теме ПРОЕКТ ABRIS: ЛЕДНИКОВЫЙ ПОКРОВ И КОРЕННОЙ РЕЛЬЕФ РАЙОНА КУПОЛОВ АРГУС, КОНКОРДИЯ, ТИТАН И ФУДЖИ (ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА) Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПРОЕКТ ABRIS: ЛЕДНИКОВЫЙ ПОКРОВ И КОРЕННОЙ РЕЛЬЕФ РАЙОНА КУПОЛОВ АРГУС, КОНКОРДИЯ, ТИТАН И ФУДЖИ (ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА)»

Проект ABRIS: ледниковый покров и коренной рельеф района куполов Аргус, Конкордия, Титан и Фуджи (Восточная Антарктида)

С.В. Попов1, В.В. Харитонов1, В.Н. Масолов1, Г.Л. Лейченков2, В.М. Котляков3,

М.Ю. Москалевский3

полярная морская геологоразведочная экспедиция (ПМГРЭ), Санкт-Петербург 2Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана

(ВНИИОкеангеология), Санкт-Петербург ^Институт географии РАН, Москва

Статья поступила в редакцию 17 августа 2007 г. Представлена членом редколлегии А.Ф. Глазовским

Обсуждаются первые результаты нового проекта ABRIS и приводятся карты мощности ледникового покрова и коренного рельефа обширной территории Восточной Антарктиды.

Введение

В октябре 1996 г. в г. Кембридже (Великобритания) по инициативе рабочей группы по геофизике Научного комитета по исследованиям Антарктики (SCAR) состоялось рабочее совещание, на котором обсуждался вопрос о формировании нового международного проекта «Топография коренного ложа Антарктики» (BEDMAP). Были определены его цели и задачи, сроки и форма представления материала, обсуждены технические и методические вопросы [18]. Работу по сбору материала, созданию объединенной базы данных и построению карт взяли на себя специалисты Британской Антарктической службы.

В результате выполнения проекта (BEDMAP) была сформирована база данных, содержащая 1931437 пунктов измерения мощности ледникового покрова по 127 объектам геофизических работ, выполненных в период с 1950-х до середины 1990-х годов: 1924494 (99,64%) пунктов приходится на радиолокационное профилирование (РЛП), 4769 (0,25%) — на сейсмические зондирования и 2168 (0,11%) — на гравиметрические наблюдения и 6 пунктов на бурение (менее 0,01%). В массиве данных РЛП 99,2% (1903763 пунктов) составляют материалы, полученные при аэрогеофизических съемках и 0,8% (20731 пунктов) — в наземных походах [19]. После обработки всех полученных данных были сформированы гриды мощности ледникового покрова и коренного рельефа с размером ячеек 5x5 км и на их основе создана и опубликована карта коренного рельефа Антарктики масштаба 1 : 10 000 000 [36]. Основные методические приемы обработки данных и построения карт изложены в [37]. Объединение данных исследований разных масштабов и создание единого грида привело к значительной генерализации карт подледного рельефа и мощности ледниковой толщи с потерей информации, а для районов, где исследования не проводились (например, Земля принцессы Елизаветы и Земля Вильгельма II), — к появлению ложной информации.

Проект ABRIS

В течение 7 лет после завершения проекта BEDMAP в Антарктиде многими странами получены новые радиолокационные и сейсмические данные. С 2000 по 2006 г. российскими экспедициями было выполнено 7 съемок масштаба 1: 500 000 в районе гор Принц-Чарльз (Восточная Антарктида) общей площадью 93 тыс км2 [9], а также получено 7274 км наземных радиолокационных наблюдений в районе подледникового озера Восток и в полосе трассы следования санно-гусеничного похода Мирный — Восток [11]. В 1999—2000 гг. итальянские и американские экспедиции провели комплексные исследования в районе озера Восток на площади около 53 тыс. км2 [45, 46]. В 2004 г. южная часть гор Принц-Чарльз на площади 81 тыс. км2 была изучена в рамках совместного австрало-германского проекта PCMEGA (аэрогеофизическая съемка масштаба 1:500 000) [40]. В последние годы китайской национальной экспедицией выполняются комплексные наземные исследования на участке от холмов Лассемана до купола Аргус (Восточная Антарктида) [24]. В течение летнего полевого сезона 2005/06 г. американскими учеными была выполнена аэрогеофизическая съемка в Западной Антарктиде на территории около 250 тыс. км2. Аналогичные работы были проведены на Земле Королевы Мод немецкими специалистами на площади около 200 тыс. км2. В рамках Международного полярного года 2007—2008 планируется расширение этого вида работ. С целью усовершенствования карт подледного рельефа и мощности ледникового покрова путем интеграции новых данных, полученных после завершения проекта BEDMAP и построения более детальных карт для районов, где выполнялись относительно более детальные исследования, недавно был предложен новый проект, получивший название ABRIS (Antarctic Bed Relief and Ice Sheet).

Перед проектом ABRIS были поставлены следующие задачи: 1) регулярное пополнение имеющейся

базы данных мощности ледникового покрова и подледной топографии Антарктиды; 2) формирование комплекта карт мощности ледникового покрова и коренного рельефа на всю Антарктиду, а также на ее отдельные районы в более крупных масштабах (горы Принс-Чарльз, Земля Эндерби, Земля Королевы Мод, озеро Восток) с учетом новых данных и на новой методической основе; 3) определение положения линии налегания шельфовых и выводных ледников и их морфометрических характеристик (это направление тесно связано с проектом ADD (Antarctic Digital Database — формирование основных географических объектов Антарктиды на основе технологии ГИС) [23]; полученная в ходе работы информация может быть внедрена в него в качестве отдельных слоев; 4) создание карт геоморфологического, морфометри-ческого, гляциологического и геологического содержания; 5) издание комплекта; создание страницы в интернете.

Указанные задачи согласуются с задачами проектов МПГ 2007-2008 ASAID (Изучение аккумуляции и стока Антарктического ледникового покрова), TEMPORE (Тектонические карты полярных областей Земли) и ITASE (Изучение линий тока антарктического ледникового покрова).

Использованные материалы

Первым результатом проекта ABRIS стали карты мощности ледникового покрова и коренного рельефа центральной части Восточной Антарктиды, включающей куполá Фуджи, Конкордия, Аргус и ледораздел В (рис. 1). Они были представлены на симпозиуме «Гляциология в канун Международного полярного года» [10] и обсуждаются в настоящей работе. На этой территории расположены несколько примечательных географических объектов — горы Гамбурцева, подледниковое озеро Восток, крупные подледниковые озера в районе станции Советская [21] и многочисленные мелкие подледниковые водоемы.

В районе, который был объектом настоящих исследований, выполнены многочисленные радиолокационные и сейсмические наблюдения. Отечественные работы представлены данными трех типов: пунктами сейсмического зондирования методом отраженных волн (МОВ), наземными РЛП и воздушными РЛП. Сейсмические зондирования МОВ проводились с 1958 по 1964 г. и с 1995 по 2006 г. В работах раннего периода использовалась 24-канальная сейсмическая станция, а привязка выполнялась астрономическим способом [1, 2, 3, 16, 17]. В современных исследованиях применялась как аналоговая, так и цифровая 24-канальные сейсмические станции, а плановая привязка выполнялась по GPS [7, 11, 38].

Данные аэрорадиолокационного профилирования были получены в сезоны 1966/67 и 1987-1991 гг. Работы в 1966/67 г. выполнялись по регулярной сети маршрутов субмеридионального простирания с межмаршрутным расстоянием около 50 км. В качестве носителя использовался самолет Ил-14. В исследова-

ниях применялся ледовый локатор с частотой зондирующих импульсов 213 МГц [4].

В ходе полевых работ 1987—1991 гг. в центральной части Восточной Антарктиды были выполнены комплексные аэрогеофизические исследования с борта самолета Ил-18Д масштаба 1:5 000 000. В исследованиях 1987/88 г. плановая привязка обеспечивалась применением аппаратуры ДИСС-013 (допплеровский измеритель скорости и угла сноса) и радиогеодезической системой дальней навигации РСДН «СВОД». Погрешность определения координат оценивалась в 4,7 км. Начиная с 1988 г. в практику работ начали внедряться спутниковые навигационные системы типа СНС «ТРАНЗИТ». Это привело к существенному уменьшению погрешности плановой привязки, которая для этих исследований составила около 150 м и менее 100 м в последующие полевые сезоны. В указанный период были выполнены три маршрута: АМЦ Молодежная — станция Восток (1987 г.), АМЦ Молодежная — станция Мак-Мердо и станция Мак-Мёрдо — АМЦ Молодежная (1990 г.). В работах использовались ледовые локаторы МПИ60 и ЛЛ5000 с частотой зондирующих импульсов 60 МГц [13].

В наземном РЛП 1998—2006 гг., выполненном в районе озера Восток и в полосе маршрута обсерватория Мирный — станция Восток применялся ледовый локатор РЛС6098 с частотой зондирующих импульсов 60 МГц. Для плановой привязки использовали GPS [7, 11, 14, 15, 38].

При составлении карт были использованы также материалы зарубежных экспедиций, полученные из базы данных проекта BEDMAP. К ним относятся: 1) данные наземных сейсмических исследований США, выполненные в 1960-х годах (плановая привязка пунктов наблюдения проведена астрономическим способом [20, 25]); 2) материалы совместных аэрогеофизических исследований США, Великобритании и Дании, выполненных в течение летних полевых сезонов 1971/72, 1974/75 и 1978 гг. на Земле Виктории и в центральной части Восточной Антарктиды (работы выполнялись на базе самолета C-130 Hercules с использованием ледового локатора SPRI Mark 4 с частотой зондирующих импульсов 60 МГц; точность плановой привязки составила около 3 км [19, 28, 29, 30]); импульсов 60 МГц; точность плановой привязки составила около 3 км [19, 28, 29, 30]); 3) материалы японских наземных радиолокационных исследований, выполненных в районе купола Фуджи в 1992—1994 гг. (применялся ледовый локатор с частотой зондирующих импульсов 60 МГц; плановая привязка обеспечивалась аппаратурой JMR 4A, основанной на методе Допплера [19]). Положение радиолокационных маршрутов и пунктов сейсмических зондирований приведено на рис. 1.

Методические аспекты гридирования

Проблема адекватности отображения геофизической информации посредством карт изолиний имеет давнюю историю. Существо вопроса заключает-

Рис. 1. Схема использованных материалов при составлении карт. Отечественные данные: 1 — наземные и авиарадиолокационные маршруты; 2 — пункты сейсмических зондирований МОВ; 3 — район детальных наземных исследований; 4 — аэрорадиолокационные маршруты англо-американской экспедиции; 5 — японские наземные радиоло

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.

Показать целиком