Начальник экспедиции: Ахманов Григорий Георгиевич (к.г.-м.н.. МГУ, МФТИ).

Район исследований: Северные части Баренцева и Карского морей.

Продолжительность экспедиции: начало с  07.08.24, завершение с 15.09.24 (40 с/с), Мурманск — Мурманск.

Экспедиция проводится на основании договора между ИО РАН, геологическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова и МФТИ о проведении совместных исследований. 

Экспедиция проводится по темам и проектам:

• - плана-программы экспедиционных исследований на 2024 год Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук в  соответствии с  утвержденным Государственным заданием Минобрнауки России «Обеспечение проведения научных исследований, а также экспериментальных разработок», графиком загрузки научно-исследовательских судов организаций, подведомственных Минобрнауки России, на 2024 год;
• - программы развития геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова; программы экспедиционных исследований МГУ имени М.В. Ломоносова по теме: «Особенности рельефообразования, осадконакопления, гидродинамики и придонной флюидоразгрузки на севере Баренцево-Карского шельфа и «Обучение-через-исследования» для работ в Арктических морях»;
• - государственного задания Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) «Подготовка молодого кадрового резерва в области морских наук по научно-образовательной программе «Плавучий университет» на основе комплексных океанологических исследований морей России и Мирового океана».

Цель экспедиции и задачи экспедиции:

- Комплексное изучение: (1) реликтовых систем каналов и озёр, сформированных
подледниковыми талыми водами на севере Баренцево-Карского региона во время
Валдайского оледенения, (2) состава и строения суб-гляциальных осадочных накоплений,
особенностей пост-ледникового донного рельефа; анализ динамики последнего
Приложение №1: стр. 2 из 26
покровного ледника на поздней стадии распространения оледенения и в период
дегляциации; (3) изучение современной морской седиментации и характеристик
водообмена в регионе.
- Комплексное геолого-геохимическое изучение молекулярного и изотопного составов
флюидов и органического вещества донных отложений региона; определение природы
«фоновых» концентраций флюидов, микросипов и фокусированной разгрузки, изучение
приуроченности сипов к местам выходов разломов или пластов-резервуаров на морское
дно; изучение литологического контроля формирования «фоновых» и аномальных
концентраций флюидов и органического вещества в приповерхностных осадках;
характеристика углеводородных систем и уточнение перспектив нефтегазоносности
региона.
- Характеристика микробных сообществ донных отложений севера Баренцево-Карского
шельфа; определение роли микроорганизмов в идущих там биогеохимических процессах,
в том числе в деградации углеводородов, а также возможности использования
углеводородокисляющих бактерий в качестве индикаторов нефтяных месторождений.
- Формирования кадрового потенциала в областях морских наук по системе «Обучениечерез-исследование».
В экспедиции запланированы работы по нескольким взаимосвязанным актуальным
направлениям фундаментальных исследований.
Направление (1). В четвертичный период глобальный климат Земли характеризовался
общим трендом планетарного похолодания, который сопровождался появлением и
исчезновением ледовых щитов в полярных регионах. Такие периоды, известные как
ледниковые-межледниковые циклы, сопровождались значительными по амплитуде (> 130
м) эвстатическими колебаниями уровня Мирового океана (Shackleton, 1987, Rohling et al.,
1998, Clark et al., 2002). Информация об истории покровных оледенений основывается на
находках и изучении разнообразных форм рельефа и отложений ледникового
происхождения и др. (Petit et al., 1999, Zachos et al., 2001, Tzedakis et al., 2012). Такая
информация необходима для понимания эволюции ледников в геологическом прошлом и
прогноза их поведения на ближайшее будущее, в том числе с применением
количественных компьютерных моделей, для повышения прогнозной точности которых
требуется калибровка на основании данных геолого-геофизических полевых наблюдений.
В период последнего ледникового максимума (около 25-20 тыс. лет назад) значительные
территории суши и морей северного полушария были покрыты четырьмя крупными
ледовыми щитами. Гренландский, Кордильерский и Лаврентийский ледовые щиты
покрывали пространства средних и высоких широт Северной̆ Америки (Kleman et al.,
2010). В северо-западной части Евразии, и на материке, и в окружающих его морях, как
свидетельствуют имеющиеся данные геологических исследований, происходили
периодические нарастания и отступания Евразийского ледового щита, который имел
площадь около 5,5 млн. км2 (Stokes et al., 2015, Patton et al., 2016). В периоды гляциальных
максимумов Евразийский ледовый покров покрывал большую часть северных шельфов
Европы, включая сектор Баренцева моря (Svendsen et al., 2004). В отличие от подробно
исследованной западной части Баренцева моря, его восточный сектор характеризуется
крайне слабой изученностью и, как следствие, чрезвычайно фрагментарном понимании
ледниковой и климатической истории региона (Polyak et al., 2002; Hughes et al., 2016). До
сих пор остается неизвестным, как изменялась краевая часть Евразийского ледового щита
во время четвертичного периода, какова была конфигурация дренирующих его ледовых
потоков и подледниковая динамика талых вод на огромной территории, простирающейся
от Земли Франца-Иосифа до Кольского полуострова (Patton et al., 2016). Одной из
Приложение №1: стр. 3 из 26
ключевых задач экспедиции будет изучение реликтовой системы подледникового дренажа
талых вод. Подледные условия регулируют движение и стабильность ледников.
Евразийский ледниковый покров можно рассматривать как палео-аналог современного
Антарктического ледового щита. В Антарктике до 90% общей массы льда стекает через
динамические, быстротекущие ледовые потоки, которые сильно зависят от наличия талых
вод в их основании (Bamber et al., 2002). Если подледные воды заключены, главным
образом, в системе взаимосвязанных пор, где находятся под высоким давлением
(распределенная гидрологическая система), это «смазывает» подошву льдов, способствуя
их быстрому течению за счет скольжения и/или деформации подледниковых отложений
(Anandakrishnan et al., 2007). Если у подошвы ледника формируются крупные каналы
(канализированная гидрологическая система), в них собирается вода из окружающего
пространства. Это сбрасывает поровое давление и замедляет движение ледовых потоков
(Retzlaff and Bentley, 1993). Недавние исследования современных подледных
гидрологических систем в Гренландии и Антарктике показали распространение
обособленных долин и сложных сетей каналов, соединяющих подледные озера (Fricker et
al., 2007). Конфигурации таких систем могут быстро изменяться — подледниковые озера
могут осушаться и наполняться под замерзшим льдом в течении нескольких лет, в т.ч.
разрастаясь в плане на десятки и сотни километров (Livingstone et al., 2022). Подобные
«прямые» наблюдения за поведением гидрологических систем, скрытых под
современными ледовыми потоками, исключительно редки. Напротив, геологические
следы палео-систем, реконструкции схем стока талых вод под бывшими ледовыми
потоками, могут дать более широкое понимание субгляциальных процессов, как в
прошлом, так и современных. В районе мелководных банок Центрального Баренцева моря
были обнаружены широко распространенные канализированные палео-системы стока
талых вод. К сожалению, до последнего времени в северо-восточной части
Баренцевоморского шельфа данные натурных наблюдений следов субгляциальных
гидрологических систем отсутствовали, а численные модели предсказывали холодные,
практически безводные, подледниковые условия во время всего последнего оледенения
(Patton et al., 2016). Летом 2020 года, в ходе экспедиции «Обучение-через-исследование»
(TTR-19) была обнаружена и закартирована широкая палео-система распределения
подледниковых талых вод в восточной части Баренцева моря, что стало сенсацией и
перевернуло текущее представление об эволюции ледникового покрова в этом регионе
(Dowdeswell et al., 2021). В экспедиции 2024 года важнейшая работа по подробному
картированию и изучению систем подледникового стока талых вод будет продолжена и,
несомненно, приведет к новым научным открытиям.
Направление (2). Север Баренцева и Карского морей – крупный потенциальный
нефтегазоносный бассейн России. В пределах Арктического шельфа идет активный поиск
новых месторождений углеводородов (УВ), требующий серьезной научной поддержки и,
в том числе, фундаментальных научных обоснований способов интерпретации данных
геохимической съемки по донным илам. Как показали результаты научноисследовательских и индустриальных экспедиционных работ, на шельфе Арктики часто
даже локальные фокусированные потоки (газовые аномалии) не отражаются в полной
мере в данных геохимической съемки верхнего слоя донных илов. Плотные
поверхностные арктические глины служат своего рода покрышкой, препятствующей
выходу УВ потоков на поверхность, и делают безуспешными попытки «классического»
анализа получаемых данных. Установлено, что интерпретация данных геохимических
исследований требует новых подходов со всесторонним пониманием состава и свойств
приповерхностных отложений. Научная группа экспедиции планирует сосредоточиться на
Приложение №1: стр. 4 из 26
практике поиска, обнаружения и исследований зон фокусированной разгрузки и микропросачиваний (микросипов) УВ флюидов с последующей характеристикой и сравнением
углеводородных систем районов исследований. Детальные химические и изотопные
исследования УВ, наряду с изучением неуглеводородных газов, состава поровых вод и
микробных сообществ донных отложений позволят получить информацию о природе
обнаруженных микросипов и геохимических аномалий, о формах и путях миграции
флюидов из глубин осадочного разреза, о влиянии приповерхностных литологических
барьеров. Опытно-методические работы планируется выполнить в пределах полигонов,
характеризующихся, согласно данным геолого-геофизических исследований, значимо
различными характеристиками: (1) области выхода на поверхность предполагаемых
пластов-резервуаров; (2) зоны распространения глубоких разломов, достигающих
поверхности дна; и (3) области выклинивания четвертичных моренных отложений,
обычно служащих литологическими барьерами. Полученные данные и заключения,
сделанные по результатам исследований, восполнят недостающие элементы
фундаментально-научных представлений о важных составляющих углеводородных
систем в верхних частях осадочных разрезов регионов кайнозойского нивального
седиментогенеза и смогут ответить на актуальные вызовы, вставшие перед индустрией
поиска месторождений углеводородов на Арктических шельфах.
Направление (3). Формирование четвертичных отложений и рельефа районов
планируемых исследований определялось, главным образом, процессами дегляциации в
позднем неоплейстоцене-голоцене, а также перегляциальными явлениями, и на
затопленных, и на осушенных участках Арктического шельфа. Современная
геологическая обстановка характеризуется разнообразием объемов и состава обломочного
материала, поставляемого в море из различных источников (материал тающих ледников
окружающих архипелагов, айсберговый разнос, результат локальной донной абразии,
перемыв неоплейстоценовых аллювиальных наносов Карского сектора и пр.). Сложное
сочетание процессов современного осадконакопления и размыва морского дна донными
течениями отражается в плохо изученном мозаичном распределении фациальных типов
четвертичных донных осадков, иногда чередующихся с выходами скальных грунтов
(коренных пород), и в разнообразии форм донного рельефа. Исследования в планируемой
экспедиции будут направлены на сбор и анализ фактического материала,
характеризующего литоморфогенез и особенности осадконакопления в периоды и в зонах
переходного от ледникового и приледникового седиментогенеза к морскому в условиях
длительного существования ледового покрова. Это актуальная фундаментальная задача
современной седиментологии может решаться исключительно на основе данных
многодисциплинарных морских работ, включающих детальное картирование рельефа дна
гидроакустическими методами, изучение строения верхних частей разреза сейсмическими
и магнитометрическими комплексами, отбор проб донных илов и гидрофизические
измерения в водной толще. Разработка детальной концепции океанского нивального
седиментогенеза в регионах с длительным существованием ледового покрова имеет как
фундаментальнонаучное значение, так и прикладное, в качестве опытно-методических
работ для инженерно-геологических изысканий на севере Арктических шельфов в
недалеком будущем.
Среди задач экспедиции:
- изучение вещественного состава, строения и генетических признаков ледниковых,
ледниково-морских и морских отложений;
Приложение №1: стр. 5 из 26
- изучение влияния особенностей четвертичного осадконакопления и строения верхних
частей осадочного разреза на конфигурацию приповерхностных геохимических полей и
индикативность геохимических параметров;
- картирование и анализ геометрии современных форм гляциального и
перигляциального рельефа;
- отработка комплекса геолого-геофизических методов по определению физикомеханических свойств донных грунтов для инженерных расчётов при проектировании
инфраструктурных объектов;
- определение «фоновых» концентраций флюидов и выявление геохимических
аномалий в донных илах, связанных с областями микросипов и зонами фокусированной
разгрузки в районе исследования;
- исследование характеристик водообмена между желобом Святой Анны и северовосточной частью Баренцева моря;
- картирование зон придонных газовых сипов и связанных структур, анализ их
выраженности в рельефе дна и внутреннего строения, типизация по морфологии и степени
активности;
- изучение участков с развитием опасных геологических процессов, типизация
геологических, геофизических и геохимических признаков таких процессов;
- исследование состава микробных сообществ придонных илов, сопоставление
полученных данных с выявленными геохимическими аномалиями, особенностями состава
донных отложений и рельефа дна;
- картирование и изучение параметров малоамплитудных магнитоактивных объектов
(предположительно дайковый комплекс) в северо-восточной части Баренцева моря,
определение их природы.