Каминский В.Д., Поселов В.А., Аветисов Г.П., Буценко В.В.и др.

 

 

 

КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ НА НЭС «АКАДЕМИК ФЕДОРОВ»

 

С июля по сентябрь 2005 года были проведены комплексные геолого-геофизические исследования на поднятии Менделеева в Северном Ледовитом океане. Работы выполнялись в рамках подпрограммы «Минерально-сырьевые ресурсы» федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 7 декабря 2001 года № 860.

Эти работы явились логическим продолжением исследований по указанной проблеме, начатых еще в 1986 году ВНИИОкеангеология сначала в рамках тематических исследований и затем продолженных полевыми геолого-геофизическими наблюдениями 1989-1992 гг. и 2000 года.

Экспедиционные работы проводились тремя технологиями – морские, наледные авиадесантные и аэрогеофизические.

Основными задачами работ были изучение вещественного состава и генезиса донных отложений и горных пород в пределах свода и склонах поднятия Менделеева,  определение основных элементов структурно-тектонического строения осадочного чехла, его мощности и ее изменчивости, определение положения и морфологии основных геофизических границ в земной коре до поверхности верхней мантии, определение мощности земной коры, выявление положения основных глубинных разломов и оценка их роли в развитии земной коры, выяснение генетической связи геолого-структурного положения поднятия Менделеева с геологическими структурами шельфа Восточно-Сибирского и Чукотского морей,  обоснование положения границы расширенного континентального шельфа в Амеразийском бассейне и подготовка необходимых информационно-аналитических материалов.

 

Морские работы.

Морские комплексные геолого-геофизические исследования на поднятии Менделеева и в зоне его сопряжения с материковой окраиной выполнялись в составе экспедиции  «Арктика – 2005» с борта арендованного в ААНИИ НЭС «Академик Федоров» (рис. 1) с июля по сентябрь 2005 года. При проведении авиадесантных сейсмических и гравиметрических наблюдений на льду использовались два вертолета МИ-8 авиакомпании ЗАО «Спарк +» г. С-Петербург (рис. 2).

С открытием навигации 21 июля по «Севморпути» НЭС «Академик Федоров» в составе каравана в сопровождении атомоходов «Советский Союз» и «Вайгач»  прибыл 28 июля в район работ, ограниченный  координатами 74°-79°с.ш. и 176°в.д. -175. 5°з.д. (рис. 3). В районе полигона судно работало без ледокольного сопровождения. Вследствие аномально теплой погоды и устойчивого северо-западного дрейфа льда, в южной части рабочего полигона сформировались крайне сложные ледовые условия для проведения наледных сейсмических работ по сравнению с ожидаемыми по долгосрочным ледовым прогнозам. В связи с этим, а также с учетом предварительных сейсмических данных, полученных на первой (южной) расстановке ГСЗ, расположение и количество секущих основной геотраверс профилей МПВ было скорректировано.

Было выполнено три вида сейсмических наблюдений: глубинные сейсмические зондирования (ГСЗ), наблюдения методом преломленных волн (МПВ) и методом отраженных волн (МОВ).

 

Рис. 1. Научно-экспедиционное судно «Академик Федоров»

Рис. 2. Участники экспедиции «АРКТИКА-2005» на борту НЭС «Академик Федоров»

Рис. 3. Маршрут НЭС «Академик Федоров» в экспедиции «АРКТИКА-2005» на поднятие Менделеева

Наблюдения ГСЗ и МПВ

Выполнено три расстановки ГСЗ, составивших субмеридиональный профиль, протянувшийся вдоль поднятия Менделеева через зону сочленения поднятия с шельфом Восточно-Сибирского и Чукотского морей (рис. 4). Схемы наблюдений и методические параметры сейсмических работ на геотраверсе ГСЗ и профиле МПВ представлены на рис. 5. Положение секущего профиля МПВ (рис. 4) выбрано с учетом результатов экспресс-анализа данных ГСЗ по основному геотраверсу. Обоснование положения секущего профиля дано ниже.

 

 

Рис. 4. Схема расстановок при сейсмических исследованиях ГСЗ на поднятии Менделеева

 

Рис. 5. Схемы выполненных наблюдений на профилях ГСЗ (а) и МПВ (б)

Наблюдения МОВ

Выполнялись на каждой точке расстановок ГСЗ и МПВ на этапах снятия регистраторов; для регистрации использовалась станция ВНИИОкеангеология SM-22; для возбуждения сейсмических волн использовались заряды из 5 электродетонаторов, которые опускались в трещины или разводья на глубину 8 метров;

Всего в экспедиции «Арктика-2005» сейсмические работы выполнены в следующих объемах: ГСЗ - 600 км, МПВ - 120 км, МОВ - 120 сейсмозондирований.

 

Предварительная модель строения земной коры по геотраверсу «Арктика- 2005».

Экспресс-обработка сейсмических данных на борту судна осуществлялась с целью оценки качества получаемой сейсмической информации, ее адекватности поставленным геологическим задачам и оперативной коррекции методики наблюдений.

После завершения наблюдений на каждой расстановке ГСЗ рассчитывались параметры геометрии наблюдений (линейные координаты ПВ по профилю и удаления от каждого ПВ до каждого регистратора в моменты взрывов, т.н. оффсеты). Специальное навигационное программное обеспечение, разработанное во ВНИИОкеангеология, позволило учитывать дрейф льда при расчетах параметров геометрии. Далее цифровые сейсмические данные конвертировались в формат SEG-Y в виде сборок по общим пунктам взрыва с дискретом 7 мс. Полевая сейсмическая информация ГСЗ визуализировалась программными средствами SeisWide 4.2 и SeisWiew. Параметры экспресс-визуализации: полосовая фильтрация – 3-12 Гц, окно нормировки – от 2 до 8 с, скорость редукции – 8.0 км/с (для 4-ой расстановки – расстановки МПВ – 6.4 км/с).

Данные МОВ также конвертировались в формат SEG-Y с дискретом 1 мс в виде последовательности сейсмограмм зондирований вдоль расстановок ГСЗ. Параметры экспресс-визуализации данных МОВ: полосовая фильтрация – 20-60 Гц, окно нормировки – от 0.6 до 1.2 с.     

Качество полевой информации ГСЗ существенно зависело от ледовой обстановки (сплоченности льда, скорости дрейфа) и погоды (прежде всего силы ветра, напрямую влияющей на уровень микросейсмического шума) во время отработки каждой расстановки. На рис. 6 приведен пример сейсмической записи, полученной в наиболее неблагоприятных за период работ ледовых и погодных условиях (самый южный пункт взрыва – ПВ12, I-ая расстановка ГСЗ), а на рис. 7 – в относительно благоприятных (самый северный пункт взрыва – ПВ38, III-я расстановка ГСЗ). На обоих записях выделяются первые вступления рефрагированных волн (на удалениях до 200 км с ПВ12 и до 250 км с ПВ38) и прослеживается целевая волна – преломленная волна от поверхности мантии (спрямляется при скорости редукции 8 км/с).

 

Рис. 6. Пример сейсмической записи ГСЗ с ПВ12 (скорость редукции 8 км/с)

 

Рис. 7. Пример сейсмической записи ГСЗ с ПВ 38 (скорость редукции 8 км/с)

С визуализированных на дисплее сейсмических записей ГСЗ считывались времена первых вступлений и строилась система встречных и нагоняющих годографов первых волн. Интерпретация годографов заключалась в разделении первых вступлений на отдельные волны (на основании анализа волновых полей), преломленные на различных глубинных границах, и их аппроксимации головными волнами с учетом принципа взаимности.

Определенные по системе годографов граничные скорости (в результате осреднения кажущихся скоростей по встречным наблюдениям) и t0 головных волн вводились в специально разработанную во ВНИИОкеангеология программу для расчета одномерных скоростных моделей на каждом пункте взрыва. Программа решает обратную задачу методом послойной интерпретации первых волн при аппроксимации реальной среды слоисто-однородной (граничная скорость равна интервальной скорости) моделью с плоскими границами. В результате выполненной интерпретации системы годографов первых вступлений и волнового поля в программу моделирования были введены 5 групп головных волн с граничными скоростями 7.5-8.1 км/с (поверхность мантии), 6.8-7.1 км/с (поверхность нижней коры), 6.1-6.5 км/с (поверхность верхней коры), 4.7-4.9 км/с (поверхность консолидированного осадочного чехла), 3.5-3.7 км/с (поверхность, отделяющая литифицированный осадочный чехол от рыхлых отложений).

На рис. 8 представлена компиляция рассчитанных одномерных моделей земной коры вдоль отработанного геотраверса ГСЗ; здесь же показаны результаты измерения аномального гравитационного поля в редукции в свободном воздухе. Рельеф дна и конфигурация поверхности литифицированных осадков (граничные скорости 3.5-3.7 км/с) уточнялись по данным МОВ.

 

Рис. 8. Компиляция 1D моделей земной коры вдоль геотраверса ГСЗ «АРКТИКА-2005»

Следует подчеркнуть, что представленную модель нужно рассматривать не как двумерную модель, а только как оценочную компиляцию одномерных моделей без учета сейсмического сноса, на которой аномальные зоны, границы структур или блоков могут быть существенно сдвинуты в ту или иную сторону по латерали по отношению к реальным. Тем не менее, предварительный анализ компиляции позволяет предложить следующую вероятностную геологическую интерпретацию строения земной коры вдоль геотраверса «Арктика-2005».

Южный фланг геотраверса предположительно пересек продолжения (за бровку шельфа) двух шельфовых структур северо-западного простирания – периферийной части Северо-Чукотского прогиба (мощность осадочного чехла – 10 км при общей мощность коры 29 км) и Северо-Чукотского поднятия (мощность чехла – 7-8 км при общей мощности коры 31 км). Мористый борт последнего, по-видимому, представляет собой зону тектонических нарушений, сопровождаемую значительным аномальным разрастанием мощности коро-мантийного слоя, или, возможно, внедрением в нарушенную зону мантийного вещества. Из публикаций известно, что появление и разрастание коро-мантийного слоя коррелируется обычно с тектономагматической активизацией. В рельефе дна Северо-Чукотское поднятие выражается отчетливой батиметрической террасой.

Центральная часть геотраверса предположительно соответствует области наложения на поднятие Менделеева присклонового прогиба Вилькицкого (в данном случае подразумевается склон батиметрической террасы) с мощностью осадочного чехла до 8 км,  с утоненной до 5 км верхней корой при общей мощности коры 27 км.  Отмечается в целом зеркальность рельефа поверхностей верхней коры и мантии, что указывает на существенную компенсированность коры, возможную лишь при наличии в ней и в верхах мантии пластичных слоев (волноводов) и невозможную в жесткой океанической литосфере.

Северный фланг геотраверса по-видимому вышел за пределы зоны сочленения поднятия Менделеева с шельфом, в область, где поднятие уже не осложнено присклоновыми структурами. Общая мощность коры поднятия Менделеева здесь составляет 26-28 км при сокращающейся на север мощности осадочного чехла от 5 до 2 км.

Главной и неожиданной особенностью моделей на северном фланге геотраверса является нередуцированность верхней коры поднятия Менделеева; ее мощность (10 км) здесь практическим сравнима с мощностью нижней коры, что характерно скорее для шельфовых поднятий, чем для глубоководных (модель по геотраверсу «Арктика-2000»).

Для проверки этого неожиданного факта был отработан поперечный профиль МПВ (IV-ая расстановка), пересекающий северную часть геотраверса ГСЗ. Его задачей было изучение верхней коры в области предполагаемого разрастания ее мощности. На рис. 9 представлена компиляция одномерных моделей вдоль профиля МПВ и сейсмическая запись с ПВ42 при скорости редукции 6.4 км/с. Мощность верхней коры на моделях составляет 9-10 км, что подтверждается прослеживанием в первых вступлениях волны с граничной скоростью 6.4 км/с в большом интервале удалений (от 24 до 50 км). Достоверность одномерных моделей на секущем профиле, по крайней мере до поверхности верхней коры, также подкрепляется их сопоставлением с данными МОВ (рис. 10).

Рис. 9. Компиляция 1D моделей земной коры вдоль профиля МПВ «АРКТИКА-2005»

Рис. 10. Данные МОВ на секущем профиле МПВ

(IV расстановка).

Таким образом, данные МПВ по секущему профилю полностью подтвердили как модели поднятия Менделеева на северном фланге геотраверса ГСЗ (ПВ42/44 на рис. 8), так и факт нередуцированности верхней коры поднятия в глубоководной части. 

 

Гравиметрические наблюдения

Гравиметрические наблюдения включали опорные маятниковые наблюдения и профильную наледную гравиметрическую съемку.

Маятниковые наблюдения выполнялись с помощью пяти гравиметров АМП-1. Данные об ускорении силы тяжести (УСТ), полученные в опорных пунктах маятниковыми гравиметрами, использовались для привязки профильных гравиметрических наблюдений. Начальные опорные наблюдения  выполнялись в  г. Мурманск. Значения УСТ в рейсе вычислялось путем осреднения данных,  измеренных тремя приборами АМП-1 в серии из 2000 периодов. По предварительным расчетам при маятниковых наблюдениях в опорных пунктах СКП измерений значений силы тяжести не превышает 1мГал.

Заключительные опорные наблюдения и камеральная обработка материалов будут проведены  по прибытии судна в порт Мурманск

В процессе наледной гравиметрической съемки по сейсмическим профилям, с использованием результатов маятниковых наблюдений на борту судна в качестве опорных, были измерены приращения ускорения силы тяжести от мест стоянок судна до точек установки сейсморегистраторов на профилях ГСЗ и МПВ. Гравиметрические измерения выполнялись двумя или тремя стандартными кварцевыми наземными гравиметрами третьего класса типа ГНК-КС с двух бортов вертолетов МИ-8 после завершения взрывных работ на профиле в процессе сбора сейсморегистраторов. Гравиметрические измерения выполнены во всех точках постановки сейсморегистраторов на профилях ГСЗ и МПВ. Результаты предварительной обработки показали, что погрешность измерения средних приращений значений ускорения силы тяжести определены в точках наблюдений не хуже ± (0,6 – 0,8) мГал.             

 

Геологические исследования

Исследования донных отложений дают ценный материал для решения вопросов геологического и геотектонического строения Северного Ледовитого океана, выяснения происхождения отдельных морфоструктур, уточнения строения верхней части осадочного чехла и восстановления истории глобальных  палеогеографических и палеоклиматических изменений за последние несколько миллионов лет.

Изучение донных осадков в ходе экспедиции «Арктика 2005» проводились на двух полигонах – в окрестности профилей ГСЗ и МПВ в районе поднятия Менделеева и на участке дрейфа СП-26 в районе хребта Ломоносова, где решались разные геологические задачи.

Основной целью работ на первом полигоне являлось получение дополнительных данных по строению и эволюции поднятия Менделеева, особенно, в зоне его сочленения с континентальным шельфом Восточно-Сибирского моря, что тесно связано с проблемой определения внешней границы континентального шельфа России в Арктике. Перед работами стояла задача собрать дополнительные данные о геологическом строении и тектонической природе поднятия Менделеева, строении и возрасте верхней части осадочного чехла; как основа для определения влияния глобальных климатических изменений на условия седиментогенеза. Одновременно с этим ставились задачи получения дополнительных данных по литологии и геохимии рыхлых донных осадков, а также по геохимии рассеянного органического вещества осадочных отложений с целью выявления его генезиса и источников поступления.

На втором полигоне – в районе хребта Ломоносова – исследование донных осадков планировалось с целью сбора данных для выяснения литологического состава верхней части рыхлого чехла  и характера глобальных климатических изменений.

Исходя из поставленных целей, были запроектированы работы на двух профилях: 1 - через зону сочленения поднятия Менделеева с шельфом Восточно-Сибирского моря (рис. 11) и далее на север на самом поднятии (полигон I); 2 – от Новосибирских островов и далее к северу через континентальный склон в котловину Амундсена (вдоль западного склона хребта Ломоносова) до Северного полюса (полигон II).

Рис. 11. Обзорная карта район геологических работ (полигон I) в ходе экспедиции «Арктика – 2005».

Выбор станций геологического опробования определялся на основе анализа батиметрических карт, а также исходя из анализа геомофологических карт, построенных А.Г.Зинченко.

Поднятие Менделеева в геоморфологическом отношении осложнено серией ступеней, последовательно погружающихся в направлении на северо-восток. Ранее, в ходе экспедиции «Арктика – 2000», геологические работы проводились в северной части поднятия, на его более низких ступенях. В ходе рейса  2005 года основные работы по донному опробованию проводились в пределах верхней ступени на отметках 1400-1700 м, и в меньшем объеме - на террасе Кучерова и прилегающем шельфе. Геологическим опробованием были охвачены различные геоморфологические элементы зоны сочленения поднятия с шельфом, а также отдельные плато, возвышенности и  склоны на самом поднятии Менделеева.

В ходе проведения геологических исследований использовалось штатное оборудование НЭС «Академик Федоров» и собственное оборудование геологического отряда.

На полигоне I было выполнено 28 геологических станций (от 75º до 79º с.ш.): из них 10 - гидростатической трубкой, 13 - бокскорером и 5 - скальной драгой. Глубина дна составляла от 980 м до 2 300 м., Средняя длина грунтовых колонок составила 5.1 м (наименьшая 3.83 м, наибольшая 6.37 м), объем каждой пробы поверхностных осадков из дночерпателя составил не менее 0,14 м3. Все геологические станции вынесены на батиметрическую основу. На полигоне II (от 77º до 89º58' с.ш.) было выполнено 7 станций: из них 5 - гидростатической трубкой и 2- бокскорером. Глубина дна составляла от 43 м до 4 270 м.

С целью дальнейшего изучения донных отложений региона были отобраны пробы для исследований в стационарных лабораториях на следующие виды анализов: петрографический, микропалеонтологический, литолого-минералогический, палеомагнитный, геохимический, органно-геохимический, определения абсолютных датировок. Общее количество образцов из проб донных отложений составило, проб воды – 95.

На всех станциях пробоотбора, осуществлявшихся бокскорером, проводилось подводное  фотографирование при помощи фотобокса (рис.12), при описании поднятой геологической пробы на борту велась фотодокументация (рис.13).

 

Рис.12. Фотографии поверхности морского дна, сделанные при помощи фотобокса в момент пробоотбора (А) и на рабочей палубе при открытом коробе бокскорера (Б).

Рис.13. Фотография разреза донных отложений (ст. АF05-01В), поднятых бокскорером  (А), и грунтовой трубкой (ст. АF05-02С) (Б).

В результате  исследования грунтовых колонок на полигоне I в пределах трех сопряженных геоморфологических структур – континентального склона, террасе Кучерова и поднятия Менделеева выявлены строение и состав донных отложений верхней части рыхлого чехла. На основании полевого изучения можно отметить, что в колонках наблюдается некоторая изменчивость неконсолидированных осадков,  как по разрезам, так и по площади. Наиболее четко они проявились в различных морфологических структурах. Условия формирования и диагенетические процессы определили некоторые различия в характеристике толщи осадков, что позволило подразделить изученный интервал рыхлого осадочного чехла, на четыре пачки.

При полевом исследовании литологических особенностей донных отложений  были выявлены отдельные реперные горизонты, которые позволили сопоставить изученные разрезы. В целом осадки довольно неоднородны по цвету, плотности и составу, представлены преимущественно алевро-пелитами и песчаными алевро-пелитами, часто встречаются песчаные прослои, нередко содержащие марганцовистые микростяжения, а также обломки литифицированных пород различного размера. Изученные рыхлые отложения имеют оливково-коричневый цвет с желтоватым, сероватым и серо-голубым оттенком с характерными пятнами биотурбации и разводами, отвечающими окислительно-восстановительным условиям диагенеза (рис.14). Осадки в колонках, отобранные на локальных вершинах поднятия Менделеева, отличаются более однородным строением по сравнению с разрезами, полученными на склонах и у подножья поднятия, где наблюдались признаки многочисленных оползневых процессов.

Грубообломочный материал, полученный в процессе драгирования и пробоотбора бокскорером, составляет свыше 185 крупномерных (более 1-2 см в диаметре) образцов и более 30 обломков менее 1 см. Основная масса крупнообломочного материала получена путем драгирования. По предварительному полевому определению из этих образцов около двух третей представлены терригенными породами (пестроцветными кварцито-песчаниками, гравелитами, слоистыми алевролитами и аргиллитами),  реже – известняками и известковистыми песчаниками, в единичных обломках встречены граниты, диориты, гнейсы(?). Большинство обломков имеет плитчатую отдельность, угловатую форму (рис. 15).

В ходе выполнения геологического исследования основного района работ были получены данные о суммарном содержании хлорофилла с целью определения первичной биопрдуктивности. Измерения проводились на спектрофлуориметре «Флюорат-Панорама» по стандартной методике. Был установлен диапазон концентраций содержания хлорофилла-а в поверхностном слое воды, составляющий 0,0011-0,0022 мкг/л, при среднем содержании 0,0014 мкг/л. Столь низкие значения объясняются невысоким уровнем первичной продуктивности района исследований. Для оценки содержания  растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в водной толще и донных отложениях  был выполнен отбор и консервация  проб для последующего изучения в стационарных условиях. Полученные результаты позволят  расширить сведения об углеводородном потенциале исследуемого района.

 

Рис.14. Литологический разрез и описание станции (ст. АF05-02С).

Рис.15. Фотографии обломков литифицированных пород.

Гидрографическое обеспечение исследований

Гидрографическое обеспечение наблюдений в экспедиции «Арктика-2005» использовалась следующая аппаратура и программное обеспечение:

- стационарная спутниковая аппаратура PRO XR (фирма Trimble);

- носимая спутниковая аппаратура GeoExplorer3 (фирма Trimble);

- пакет программ PathFinder Office (для работы с носимой спутниковой аппаратурой

GeoExplorer3 ) – разработчик фирма Trimble;

- навигационно-гидрографический пакет программ Nabat2005 (собственная разработка);

- пакет программ электронной картографической информационной системы dKartNavigator, предоставленный во временное пользование фирмой Моринтех – (Россия).

В ходе выполнения экспедиционных работ обеспечены четыре ледовых расстановки сейсморегистраторов и пунктов взрыва, 18 станций геологического опробования.

На одной из станции донного пробоотбора выполнен систематический промер на шести галсах,  позволивший уточнить рельеф дна и наметить точки для взятия проб грунтовой рубкой, дночерпателем, а также начальную и конечную точки для драгирования.

Маршрутный промер на полигоне выполнен на протяжении порядка 3200 км на ходу        судна и более 140 км в  ледовом дрейфе.

Точность определения координат точек наблюдений составила 30 м, точность определения расстояний «пункт взрыва – пункт приема» по ортодромии – 45 м, а точность промера дна – 1% от глубины.

 

Аэрогеофизические работы

Аэромагнитные исследования проводились силами ВНИИОкеангеология и ПМГРЭ в июле-августе 2005 г. В качестве производственного транспорта при проведении аэрогеофизических работ использован самолет-лаборатория ИЛ-18Д №75713, принадлежащий ОАО НПП «МИР». Основным аэропортом базирования был а/п Певек.  

Доставка основного состава экспедиции и полевого снаряжения из Санкт Петербурга к месту работ была осуществлена на производственном транспортном средстве - самолете ИЛ-18Д. Вылет состоялся из а/п Пушкин 17 июля, прибытие а/п Певек - 18 июля, с промежуточной посадкой в а/п Хатанга. Работы продолжались до 16 августа.

 

Магнитометрическая  аппаратура

В специально смонтированном к хвосту самолета 6-ти метровом немагнитном коке было установлено 2 системы магнитометрических датчиков – датчик к квантовому магнитометру АКМ и две системы парных датчиков (для дублирования) аэромагнитометра «АМ-2М». Цифровая регистрация производилась независимо на каждый из магнитометров, причем независимость соблюдалась и на этапе регистрации сигнала от двух различных пар датчиков «АМ-2М».

 

Регистрация вариаций геомагнитного поля

Измерение вариаций геомагнитного поля в период проведения съемки осуществлялось МВС типа М60 и М33 для принятия оперативного решения о вылете. К сожалению, большая захламленность металлоломом территории аэропорта, вызвала дополнительные сложности при организации МВП, который пришлось организовать примерно в километре от камерального помещения. Для функционирования МВП из камерального помещения была организована доставка источников бесперебойного питания и сменных аккумуляторных батарей.   

Регистрация вариаций геомагнитного поля в круглосуточном режиме перед началом работ показала его характерные, достаточно плавные суточные изменения. Поэтому, при проведении съемки в день каждого вылета регистрация начиналась примерно за 1-2 часа до начала вылета и заканчивалась через 2-3 часа после окончания вылета. Дополнительно, для контроля были выполнены 36-часовые непрерывные наблюдения.

За все время полевого сезона вариационная обстановка была благоприятной.

Гравиметрическая аппаратура

Использовался аэрогравиметрический комплекс, созданный, Центральным научно-исследовательским институтом «Электроприбор» и ПМГРЭ, который многократно использован при съемках в Арктике и Антарктике.

Комплекс состоит из 3-х струнных измерителей вертикальной скорости (СИВС), четырех струнных гравиметров типа ГСД-М, и струнного барометра. Вся информация по каналам через единый регистратор накапливается на персональном компьютере. 

 

Навигационная аппаратура

Самолет-лаборатория на базе ИЛ-18Д №75713 оборудован штатной системой GPS типа KLN-90. Для обеспечения выдачи информации на регистрацию была установлена дополнительная инерциально-спутниковая система навигации, созданная НПП «МИР». В состав системы входят:

1.                      Инерциальная система И-11-1.

2.                      Спутниковая навигационная система на базе приемника GPS «Юпитер».

3.                      Промышленная ПЭВМ.

4.                      Специализированное программное обеспечение (СПО).

Автономно-инерциальная система И-11-1 обеспечила определение текущего местоположения самолета в географической системе координат и отклонения от заданной линии пути. Система выдает информацию (включая ее регистрацию)  в соответствии с ГОСТ 18 977-79 – широта, долгота, истинный курс, расчетный курс, гироскопический курс, крен, тангаж, скорость С-Ю и В-З, скорость изменения бокового отклонения, боковое отклонение, угол сноса.

Спутниковая система навигации на базе GPS приемника «Юпитер» обеспечила измерение, вычисление, регистрацию и визуализацию информации. Дополнительно, на крыше камерального помещения, был установлен дифференциальный пункт. Предварительная обработка информации позволяет утверждать, что навигационная ошибка составляла не более 50 м.

Высота аэрогеофизической съемки, в зависимости от погодных условий, варьировала в пределах 400 - 500 м.

Летно-технические качества самолетов ИЛ-18Д позволяют при малых высотах летать со скоростью 350 км/час, что и было запланировано при проведении АГС. Однако аномально высокие температуры привели к следующему:

- самолет на скорости 350 км/час был неустойчив и долго выдерживать курс на маршруте с помощью автопилота, что является обязательным условием при проведении съемки, было невозможно;

- резко увеличился расход топлива – до 3 т за час полета на малой высоте, против запланированных летной частью проекта 2.3 т., что существенно сократило время вылета.

В связи с этим, и принимая во внимание 8-ми часовой график работы аэропорта, было принято решение об увеличении скорости до  450 км/час, как единственное решение, позволяющее выполнить работы. Такое увеличение существенно не отразилось на качестве магнитометрических наблюдений, в то время как качество гравиметрических, безусловно, упало. Насколько сильно можно будет судить только после обработки результатов съемки.

Скорость воздушного судна выдерживалась по приборам постоянной, а фактическая (путевая скорость) колебалась в диапазоне 400 - 500 км/час в зависимости от направления и скорости ветра.

Первоначально, проектом предусматривалось выполнение съемки масштаба 1:500 000. Однако, исполнители вынуждены были пересмотреть запланированный масштаб по следующим причинам:

1. Проведенный весною 2005 г. детальный анализ тектонических карт и схем показал, что зона сочленения хребта Менделеева с континентальной окраиной занимает достаточно обширную площадь. В рамках отпущенных лимитов ассигнований на проведение аэрогеофизической съемки достаточно надежно закартировать эту площадь  в масштабе 1:500 000 не представлялось возможным.

2. Весенний прогноз ледовой обстановки был неблагоприятным для проведения наледных работ. Поэтому, достаточно точно спрогнозировать местоположение отработки профиля ГСЗ не представлялось возможным.

В связи с этим, было принято решение об изменении масштаба съемки до 1:1 000 000 для расширения площади работ.

В результате было выполнено (рис. 16):

- 24 рядовых профиля, протяженностью по 610 км ( 14 640 пог. км.)

- 12 секущих профилей, протяженностью по 270 км ( 3 240 пог. км.)

- 2 детализационных профиля, протяженностью по 250 км ( 500 пог. км.)

- 4 повторных участка  отдельных профилей для определения качества съемки (общая протяженность – 350 км.).

Общая протяженность маршрутов составила – 18 730 км., непосредственная площадь съемки – 140 300 км2.

 

Рис. 16. Схема отработанных аэрогеофизических маршрутов.

Рис.17. Карта графиков аномального магнитного поля

Краткая характеристика аномального магнитного поля.

Обработка аэрогравиметрических данных требует достаточно длительного времени, поэтому остановимся только на полученных при выполнении АМС материалах. На рис. 17 представлена полевая карта графиков аномального магнитного поля, наложенная на карту изолиний, построенную по ранее полученным материалам. По сравнению с ранее выполненными отечественными региональными магнитными исследованиями в регионе вновь полученный фактический материал обладает гораздо большей детальностью. Врангелевское поднятие уверенно картируется характерными положительными и отрицательными локальными аномалиями. Севернее поднятия следует широкая полоса слабоградиентного отрицательного поля, приуроченного к Северо-Чукотскому прогибу.  Глубинная структура зоны сочленения хребта Менделеева с континентальной окраиной уверенно трассируется цепочкой положительных аномалий. Центральная точка сочленения оказалась расположенной несколько восточнее, чем это предполагалось ранее. Амплитуда магнитных аномалий западного фланга хребта меньше, чем восточного.  В северной части полигона отчетливо наблюдаются характерные серии цепочек локальных отрицательных аномалий ортогонально расположенных простиранию хребта. Предварительная интерпретация полученных данных позволяет предположить блоковое строение как зоны перехода, так и южной части хребта Менделеева.

Вернуться на главную страничку

BR>