Геология

Исследования Арктики продолжаются

В Международный полярный год 2007/2008 около 60 стран мира развернули широкомасштабные исследования в Арктике и Антарктике. Изучение геологических особенностей полярных районов - одно из направлений этой работы. О некоторых результатах изысканий российских специалистов нашему корреспонденту Евгении Сидоровой рассказал руководитель (академик-секретарь) Отделения наук о Земле РАН, академик Юрий Леонов.

- Юрий Георгиевич, недавно Вам посчастливилось побывать сначала на Северном, а затем на Южном полюсах Земли. Какие задачи решали научные экспедиции, в которых Вы приняли участие?

- Путешествие в Антарктиду было приурочено к 50-летию покорения Полюса недоступности Советской антарктической экспедицией в 1958 г.*. Тогда 14 декабря санно-тракторный поезд отправился от побережья в глубь континента и достиг точки, наиболее удаленной (равноудаленной) от его берегов. В первой половине января 2008 г. состоялся мемориальный поход, проходивший также в санно-тракторном варианте, но по другому, технически более простому, хотя в целом более высотному (около 3000 м и более над уровнем моря) маршруту. Исходным пунктом стал Южный полюс.

Собственно, поход к Полюсу недоступности - только фрагмент международной научной экспедиции (с преимущественным участием чилийских специалистов), имевшей более широкие задачи. Основным направлением были метеорологические и гляциологические исследования. Шведский фармаколог, ученый, бизнесмен и путешественник Фредерик Паулсен, организовавший данную экспедицию (он участвовал и был одним из главных спонсоров российской высокоширотной арктической экспедиции, о которой я расскажу ниже, и даже опускался на дно Северного Ледовитого океана в составе экипажа глубоководного аппарата "Мир-2"), в знак уважения к достижениям нашей науки пригласил академика Евгения Фортова и меня принять участие в этом мероприятии.

План Паулсена был реализован, хотя и несколько иначе, чем предполагалось вначале: из-за поломки вездехода санно-тракторный поезд с участниками экспедиции остановился, и дальнейшее передвижение к Полюсу недоступности происходило с помощью авиации.

Главным достижением высокоширотной глубоководной российской арктической экспедиции в июле-августе 2007 г., проходившей с участием научно-исследовательского судна "Академик Федоров" и атомного ледокола "Россия", было погружение двух аппаратов "Мир" с экипажами на дно океана в точке Северного полюса. Это яркое событие достаточно полно освещено в печати и, думаю, в нашем интервью нет смысла говорить о нем подробно. Замечу лишь, что троим участникам погружения - президенту Общества полярников Артуру Чилингарову, руководителю лаборатории глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, доктору технических наук Анатолию Сагалевичу и сотруднику того же института глубоководному пилоту Евгению Черняеву за этот подвиг присвоены звания Героев России.

Еще задолго до начала экспедиции планировалось также выполнить комплекс геолого-геофизических исследований дна Северного Ледовитого океана в районе подводного хребта Гаккеля. Однако из-за недостатка средств сделать это почти не удалось. Дело ограничилось, в основном, подъемом донных осадков, выполненным сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского института "ВНИИОкеангеология" Министерства природных ресурсов РФ. Кроме этого, пробы отобрали также с помощью глубоководных аппаратов "Мир".

Весь этот материал взят со дна океана у подножия хребта Ломоносова. Мне пока неизвестны результаты его полного анализа, однако есть данные минералогических и палеонтологических исследований, проведенных в Геологическом институте (ГИН) РАН.

- Позволяют ли полученные сведения уточнить, что представляет собой хребет Ломоносова?

- Прежде чем ответить на этот вопрос, полезно, как мне кажется, объяснить в нескольких словах, как вообще устроена - в геологическом отношении - арктическая область. Тогда будет понятнее все остальное.

Северный Ледовитый океан окружен побережьями Евразии, Северной Америки, Гренландии. Продолжением суши служит окаймляющая его глубоководную часть полоса шельфа, местами очень широкая, где-то сужающаяся. В ее пределах расположены многочисленные мелкие и крупные острова. Нелишне напомнить: шельф - это мелководная окраина материков и островов с незначительным уклоном дна, простирающаяся до глубин порядка 200 м, изредка немного больше. Дальше идет относительно крутой перегиб - так называемый континентальный склон.

Геологическое строение шельфа изучено неравномерно, не решены многие задачи. Вместе с тем они, в принципе, мало отличаются от тех, с которыми приходится сталкиваться на суше. Иное дело более глубоководная часть океана (Арктического бассейна). Масштаб связанных с ней научных проблем покрупнее. Речь идет о территории, состоящей из трех частей: Евразийского бассейна с проходящим по его оси хребтом Гаккеля, области Центрально-Арктических поднятий и впадин, Канадской котловины.

Евразийский бассейн безоговорочно обладает той же природой, что и остальные океаны нашей планеты. Его земная кора относится к тому же типу. Определяющую роль здесь играет хребет Гаккеля, аналогичный срединным океаническим хребтам других океанов. Он служит осью, по обе стороны которой, начиная с периода около 58 - 53 млн. лет назад (т. е. с палеогена**), шло и продолжает идти разрастание (спрединг) океанического дна и последовательное увеличение ширины глубоководных бассейнов. Кстати, упомянутые выше донные осадки отобраны со дна как раз у северного края Евразийского бассейна вблизи подножия хребта Ломоносова.

Канадская котловина также представляет собой бассейн с корой океанического типа. Однако в отличие от Евразийского история его формирования и геологическое строение пока не поддаются однозначной расшифровке.

Особое внимание в контексте нашего разговора привлекает к себе область Центрально-Арктических поднятий, представленная хребтами Ломоносова, поднятиями Менделеева, Альфа (о них главным образом и пойдет разговор), а также рядом других (Чукотское, Нордуинд) и разделяющих их впадин или котловин (Макарова, Подводникова и др.). Отмечу две примечательные особенности этой территории. Во-первых, на любой карте с рельефом морского дна видно: она образует перемычку с относительно небольшими глубинами между континентами Азии и Северной Америки - Гренландии. Во-вторых, имеются данные, показывающие, что земная кора здесь отличается от океанической и обладает сходством с корой континентального типа. Это, пожалуй, наиболее интересный объект с точки зрения геологического строения и истории образования и вместе с тем - область экономических вожделений многих стран, поскольку в ней предполагают крупные залежи углеводородного сырья.

Прежде чем продолжить рассказ, я хотел бы обратить внимание вот на что. Сегодня, в том числе в средствах массовой информации, часто можно встретить выражение: хребет Ломоносова является продолжением Сибирского шельфа. А это - совершенно неправильное, дезориентирующее представление. На хребте Ломоносова океан имеет километровые глубины (это отнюдь не мелководная окраина материков, хотя по отношению к соседним глубоководным котловинам он и вырисовывается в виде отчетливого поднятия морского дна). Значит, при любой трактовке геологической природы Центрально-Арктических поднятий или какого-либо их фрагмента, включая указанный хребет, нельзя называть данную область шельфом. Возможно, и даже весьма вероятно, что она была им, но в прошлые геологические эпохи. Для таких случаев существует понятие "палеошельф". Понимать это важно, дабы при обосновании претензий России не соблазняться таким простым, но несостоятельным доводом в ущерб более основательной аргументации (которая, кстати, имеется). Специалисты, естественно, понимают разницу, но следовало бы правильно ориентировать и общественное мнение.

- На чем основано предположение о палеошельфе, а также о континентальном типе коры в области Центрально-Арктических поднятий?

- Предположение о существовании в Арктике древнего континента, а точнее, древней платформы, было впервые высказано советским ученым академиком Николаем Шатским в середине 1930-х годов на основе очень скудного арсенала сведений, подкрепленных общими соображениями. Платформа получила красивое название Гиперборейская. Этимология этого слова, думаю, понятна: борей - северный ветер, вообще север, гиперборейцами же в античные времена называли и реальные, и легендарные народы крайнего, по тем представлениям, севера.

В последующем, на фоне более детального изучения Арктического бассейна, точки зрения на геологическую природу и историю этой области разошлись. Специалисты приводили доводы как за, так и против наличия тут Гиперборейской платформы или иной структуры континентального типа. В последние годы ситуация, как мне кажется, стала более однозначной. Появилась новая информация, заставляющая вернуться к концепции Шатского, во всяком случае для площади Центрально-Арктических поднятий.

При этом должен заметить: основная масса фактического материала по геологии этой области, как и вообще Арктического бассейна, получена в результате планомерных геолого-геофизических исследований ряда организаций Министерства геологии СССР (ныне Министерства природных ресурсов РФ; Санкт-Петербург). В их числе следует назвать упомянутый "ВНИИОкеангеология", Севморгео, Полярную морскую геолого-разведочную экспедицию. Определенный вклад, в большей степени с акцентом на интерпретацию и синтез получаемых материалов, был внесен и институтами РАН.

Благодаря работам отечественных специалистов мы обладаем сведениями о том, что земная кора в обсуждаемом районе, по крайней мере на площади хребтов и поднятий, обладает мощностью и другими особенностями, свойственными континентальному типу и в прошлом здесь было сравнительно мелководное море, дно которого опустилось затем до нынешнего уровня. Первое заключение вытекает из результатов комплексного анализа геофизических полей и данных по скоростям сейсмических волн. Второе основано на проводившемся в последние несколько лет изучении каменного материала, отобранного со дна в районе хребта Ломоносова и других поднятий. В ходе этой работы группа ученых из "ВНИИОкеангеология" и Севморгео установила: диапазон возраста найденных здесь обломков горных пород относится к периоду от палеозоя до палеогена включительно и что наиболее существенно - практически все они представлены сравнительно мелководными отложениями шельфового типа. В итоге в геологической литературе вновь появилось понятие Гиперборейская платформа. В несколько другом варианте говорят также о континенте под названием Арктида.

- Как определили возраст отобранного со дна материала ?

- Для осадочных пород это - обычная, рутинная задача: возраст определяют по остаткам заключенных в породе организмов, включая микроорганизмы. По данному признаку не только устанавливают, в какую именно геологическую эпоху формировались вмещающие отложения, но удается выяснить и условия существования живых существ. И значит, на хребте Ломоносова и на возвышенностях к востоку от него (в области Центрально-Арктических поднятий) в палеозое, мезозое***, палеогене располагался в основном мелководный, а, возможно, в значительной части шельфовый морской бассейн.

Геологическое строение области Центрально-Арктических поднятий.

Получен очень важный результат. Но нельзя не сказать еще об одной, ключевой задаче, решенной в ходе работ. Каменный материал, отбираемый с океанического дна, может иметь двоякое происхождение. Одно дело, если это - продукт разрушения пород морского дна и изначально находится на месте, где они образовались, и совсем другое, если это - продукт ледового разноса, иначе говоря, принесен на свое сегодняшнее место издалека айсбергами. В последнем случае опираться на данные по составу и возрасту взятых проб при палеотектонических реконструкциях уже нельзя. Так вот, авторы исследования разработали систему критериев, позволяющих с достаточной достоверностью отбраковывать инородный материал от местного. Эта методика основана на установлении частоты встречаемости пород определенного минералогического состава (т.е. на степени однородности поднятой в каждом конкретном месте пробы) и некоторых других признаках. Айсбергами же переносится разнородный материал побережий, включающий не только осадочные, но и метаморфические породы, граниты и т.д., существенно отличающиеся от местных.

- Итак, настоящих океанических глубин в зоне Центрально-Арктических поднятий не было?

- Похоже, не было до плиоцена, а может быть, и еще более раннего временного рубежа. В дополнение к вышесказанному хочу обратить внимание на крайне интересные результаты глубоководного бурения на хребте Ломоносова, в его западной части. Скважинами вскрыли разрез от современных геологических горизонтов (на поверхности дна) до низов палеогена. В нем на уровне середины эоцена обнаружены мелководные отложения моря с сильно опресненной водой, маркирующие так называемый эпизод Азолла. Такие же отложения известны в нескольких районах на суше по периферии Арктического бассейна. Получается, что в эоцене все эти территории находились в единых условиях. И лишь на последних этапах геологической истории (конец миоцена? плиоцен? четвертичный период?) произошла перестройка тектонического режима, отмеченная погружением дна на площади Центрально-Арктических поднятий; на хребте Ломоносова дно опустилось до глубин 1,5 - 2,5 тыс. м.

Вся совокупность приведенных данных выглядит убедительно, хотя окончательный вердикт выносить, возможно, рано. Думаю, дополнительные исследования необходимы.

- А выполненных в арктической экспедиции 2007 г. на судне "Академик Федоров" недостаточно для полноты картины?

- В определенной мере ожидания ее участников оправдались. Однако мы рассчитывали на больший объем научных работ. К сожалению, информация по Арктике всегда прибавляется медленно, поскольку изыскания требуют больших затрат. Зато каждая точка, каждый профиль дают много для познания особенностей этого региона. Часть пробы, отобранной в 2007 г. в подножии хребта Ломоносова, была проанализирована в ГИН РАН: проведены обстоятельные минералогические и палеонтологические исследования. И установлено, что эти илы накопились за счет сноса с хребта Ломоносова. Данная подводная возвышенность размывается.

- Можно ли использовать имеющийся научный багаж в практических целях - например, для разграничения палеошельфа упомянутых выше континентов на зоны экономических интересов различных стран, и прежде всего России?

- Провести делимитацию этой зоны, руководствуясь исключительно знаниями о геологическом строении, вряд ли удастся. Вместе с тем они необходимы, и основанная на них аргументация составляет существенную часть заявки, которая подается государством. Однако, думаю, что помимо этого для Арктического бассейна должна быть выработана и согласована между заинтересованными (на мой взгляд, только арктическими) государствами специальная система принципов. Впрочем, обсуждение этой темы - не моя епархия. Хотя, конечно, некоторые, сугубо личные, соображения у меня имеются. В частности, я не вижу оснований отказываться от тех наших границ в Арктике, которые были установлены правительством СССР в середине 1920-х годов и соблюдались долгое время.

- Какие изыскания Вы планируете в Арктике на следующем этапе?

- В период подготовки к арктической экспедиции 2007 г. специалисты ГИН РАН подготовили программу исследований, которая может быть реализована при условии достаточного бюджетного финансирования. На том этапе мы планировали поработать в классическом океаническом бассейне, в районе хребта Гаккеля. Но на самом деле наибольший интерес представляет район хребта Ломоносова, его склонов и подножия. Хотелось бы надеяться, что в ближайшие годы удастся здесь выполнить комплекс сейсмоакустических наблюдений для определения структуры дна, исследование теплового потока и пр., а также провести драгирование каменного материала со дна и отбор донных осадков трубками или пробоотборниками. Ничего необычного в этом, разумеется, нет, но не всегда ученым удается осуществить требуемое в полном объеме. Кроме того, вроде бы появляется перспектива проведения геолого-геофизических работ в интересующем нас районе силами организаций Министерства природных ресурсов РФ. И если бы еще удалось провести здесь глубоководное бурение, а точнее (это ближе к реальности) принять участие в международных программах бурения и в обработке получаемого материала!

- А каким образом сегодня идет обмен подобной информацией с иностранными коллегами?

- Такой обмен необходим. Он предусмотрен в виде одной из первоочередных задач программой Международного полярного года 2007/2008. Плодотворны международные совещания различного масштаба. Так, в сентябре 2007 г. в Норвегии в Тромсё прошла конференция, посвященная арктическим исследованиям, где прозвучали интересные сообщения.

В августе 2008 г. ученые всего мира соберутся в Осло на Международный геологический конгресс, где тематика геологии полярных областей и полярных стран будет одной из главных. Четвертый Северный конгресс, посвященный Полярному году, состоялся в марте 2008 г. в Сыктывкаре. Сейчас обсуждается еще одно большое совещание в январе-феврале 2009 г., по итогам работ в геолого-геофизической области в рамках программ Международного полярного года в нашей стране. Оно задумано как совместное мероприятие Межведомственного тектонического комитета РАН, Министерства природных ресурсов РФ и геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Вероятно, на него будут приглашены также зарубежные коллеги. И это лишь часть планируемых мероприятий.

* См.: В. Котляков. Антарктида дарит открытия. - Наука в России, 1997, N 1; Ю. Авсюк. В стихии льда. - Наука в России, 2006, N 3.

** Палеоген - первое подразделение кайнозойской геологической эры. Начался 67 млн. лет назад и продолжался около 40 млн. лет. Делится на три отдела - палеоцен, эоцен и олигоцен.

*** Палеозой - геологическая эра в истории Земли, начавшаяся 570 млн. л. н. и продолжавшаяся около 320 млн. лет. Мезозой - геологическая эра, относящаяся к периоду от 220 - 240 млн. до 63 - 69 млн. лет назад.

Академик Юрий ЛЕОНОВ, академик-секретарь Отделения наук о Земле РАН