Начальник экспедиции: Пейве Александр Александрович (д.г.-м.н., гл.н.с. ГИН РАН).
Зам. нач. экспедиции: Илья Андреевич Веклич (м.н.с. ИО РАН).
Район исследований: Северная Атлантика.
Начало рейса с 30 июня (порт г. Калининград/Санкт-Петербург), завершение с 8 августа 2022 г. (порт г. Калининград/Санкт-Петербург). Продолжительность рейса, включая мобилизацию/демобилизацию экспедиции, 40 суток.
Экспедиция проводится Геологическим институтом РАН (ГИН РАН) в рамках научного сотрудничества с Институтом океанологии РАН (ИО РАН) по темам и проектам:
Госзадание № FMMG-2022-0003 «Мезомасштабные структуры океанического дна: строение, состав, происхождение, рудообразование» (рук. д.г.-м.н. А.А. Пейве, ГИН РАН);
Госзадание № FMUN-2019-0076 «Геологические опасности в Мировом океане и их связь с рельефом, геодинамическими и тектоническими процессами» (рук. д.г.-м.н. С.Ю. Соколов, ГИН РАН);
Госзадание № FMWE-2021-0005 «Геоморфология морского дна, геофизические и биогеохимические характеристики литосферы океанов и морей: геоморфологические особенности рельефа дна Арктического бассейна; геолого-геофизические и биогеохимические исследования осадочной толщи и литосферы Арктического шельфа, переходной зоны от Тихого океана к Евразии, отдельных районов Атлантики и Индийского океана, морей России» (рук. д.г.н. С.Л. Никифоров, ИО РАН);
Цель и задачи экспедиции
Основная цель экспедиции:
Проведение комплексных геолого-геофизических исследований для получения новых данных о внутриплитных тектонических, магматических и гидротермально-метаморфических процессах в осевой части и на флангах Срединно-Атлантического хребта в Центральной Атлантике.
Задачи экспедиции:
1. Изучить рельеф дна, провести морфоструктурный анализ и выявить особенности тектонического строения и тектонических деформаций океанического дна и океанической коры в сегменте САХ между разломами Максвелл и Чарли Гиббс. Учитывая, что процессы эрозии на морском дне протекают гораздо медленнее, чем на суше, детальное изучение рельефа дна (особенно в пределах молодых структур, таких как САХ, еще не перекрытых осадочным чехлом) дает возможность выявить особенности морфологии различных океанических структур. Особенности морфологии в свою очередь отражают тектонические и магматические процессы, которые в своей основе могут иметь весьма различные глубинные движущие силы. Так, например, высокий гипсометрический уровень рифтовой долины указывает на повышенную температуру мантии в области магмогенерации и, следовательно, можно предполагать, что в этом районе САХ имеет место тепловое влияние мантийного плюма. На получаемых с помощью многолучевого эхолота детальных батиметрических картах хорошо видны, например, линейные эскарпы, связанные с тектоническими процессами различного масштаба и продолжительности.
2. Изучить особенности состава и строения океанической коры в пограничной зоне влияния Азорского плюма глубинной мантии на процессы осевой аккреции коры.
3. Изучить вариации состава, геохимии и изотопии базальтов вдоль, а также поперек простирания рифтовой долины САХ между разломами Максвелл и Чарли Гиббс; охарактеризовать условия и причины разнообразия обстановок частичного плавления мантии и дифференциации первичных расплавов вдоль оси спрединга в районе, характеризующемся контрастным магматизмом; выявить масштабы, характер и природу мантийной гетерогенности в данном сегменте САХ.
О составе и строении океанической литосферы и мантии мы можем судить по составу пород, вскрывающихся в пределах океанической коры, в первую очередь базальтов. Химические отличия между базальтами отражают с одной стороны различные условия их формирования, т.е. плавление, смешение, фракционирование, кристаллизацию, с другой — особенности состава исходного вещества. Большинство базальтов САХ формируются при рифтинге и раздвижении океанических плит, когда происходит подъем, декомпрессия и плавление нижележащего астеносферного материала. При плавлении мантии, последняя теряет некогерентные элементы, которые уходят сначала в расплав, а потом накапливаются в коре. При этом наибольший интерес представляют концентрации элементов, в которых коэффициент разделения твердая фаза/расплав (Кd) меньше 0.1. Они делятся на некогерентные элементы с Кd 0.01-0.1 (Sr, P, Ti, Y, тяжелые РЗЭ) и высоко некогерентные литофильные элементы с Кd ниже 0.01 (Cs, U, Th, Та, Nb, La, Ce, Hf, Zr). Чем ниже Кd, тем дольше при фракционировании данный элемент находится в расплаве. Поэтому отношение двух таких элементов практически не зависит от степени фракционной кристаллизации и может быть использовано для характеристики особенностей состава источника базальтовой магмы, правда лишь до той стадии, когда начинается массовое образование акцессорных минералов (апатита, сфена, флогопита, амфибола и др.). Но особенно информативны изотопные отношения (206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb,143Nd/144Nd, 87Sr/86Sr) в базальтах. Они позволяют получить представления о вещественных особенностях источников расплавов, так как в расплавах эти отношения соответствуют таковым в их мантийных источниках. Природа и протяженность мантийных неоднородностей Атлантики видна из анализа пространственных вариаций изотопных данных (Nd-Sr-Pb) так как тяжелые изотопы этих элементов не подвержены фракционированию при мантийных температурах.
Вариации содержаний других элементов во многом зависят от характера дифференциации, при этом формируются дифференцированные вулканические серии, которые образуют на диаграммах соотношений концентраций элементов либо субпараллельные тренды (что говорит о близких условиях фракционирования), либо пересекаются друг с другом. Наличие самостоятельных трендов, характеризующих поведение того или иного элемента, также может свидетельствовать о различиях в исходных составах и условиях частичного плавления разных групп вулканитов. Так, повышенные концентрации натрия в базальтовых стеклах указывают на более низкую степень частичного плавления мантийного источника, а повышенные концентрации железа — на большую глубину зоны генерации расплавов.
4. Измерить аномальное магнитное поле сегменте САХ между разломами Максвелл и Чарли Гиббс и прилегающих участках океанического дна, определить возраст океанического дна при идентификации магнитных аномалий, установить природу аномального магнитного поля.
5. Изучить распределение осадочного чехла и его свойства в гребневой зоне САХ между разломами Максвелл и Чарли Гиббс и отражение в его строении неотектонических деформаций.
6. Доизучить аномальное магнитное поле над подводной горой на восточном фланге разлома Чарли Гиббс, обнаруженной в 50-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов» и изученной в 53-м рейсе судна «Академик Сергей Вавилов».
7. Определить пространственное положения зон дегазации на восточном фланге САХ в Северной Атлантике, связать их с глубинным реологическим состоянием и системами макротрещиноватости; изучить флюидонасыщенность осадочного чехла и опасные явления, связанные с миграцией газов.