Арктика – большое ухо планеты

Многолетние исследования архангельских учёных из ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН сфокусированы на уточнении сейсмичности западного сектора Российской Арктики, которая служит ценной информацией для решения фундаментальных научных задач и обеспечения безопасной эксплуатации инженерных объектов, расположенных на материковой и прибрежной частях. Каждая новая сейсмическая станция, открытая в Российской Арктике, расширяет представления о геодинамике северного региона страны – сообщает scientificrussia.ru.

Архангельские исследователи открыли пункты сейсмических наблюдений в российском секторе Арктики. Например, ими установлены стационарные сейсмические станции на архипелагах Земля Франца-Иосифа и Северная Земля, в Амдерме, а в 2020 году была установлена станция на берегу Енисейского залива Карского моря, недалеко от поселка Диксон. Какую новую информацию о сейсмическом режиме Арктической зоны получили ученые, в чем заключаются главные фундаментальные задачи и какие проблемы существуют при проведении сейсмического мониторинга – об этом рассказала заведующая лабораторией сейсмологии Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Уральского отделения РАН (ФИЦКИА УрО РАН), заместитель директора по научной работе, доктор технических наук Галина Николаевна Антоновская.

— Арктический регион на сегодняшний день является наименее изученным регионом нашей планеты. Соответственно, вся информация, получаемая на основе геофизических сведений, актуальна и нужна для понимания эволюции региона. В частности, сейсмические данные позволяют уточнить глубинное строение Арктического региона (построить скоростные разрезы до глубин 300 км и более). На сегодняшний день существует целый набор карт геофизических полей Арктики, но все они построены на материалах магнитометрических и гравиметрических работ и глубинном сейсмическом зондировании (ГСЗ). Профилей ГСЗ в западном секторе Российской Арктики было выполнено мало и проводились эти работы в основном в Советском Союзе. Больше подобных масштабных сейсмических исследований не проводилось, – Галина Антоновская определила актуальность сейсмических наблюдений и изучение глубинной структуры Российской Арктики. – Например, на материковой части западного сектора Российской Арктики было выполнено всего 3 глубинных сейсмических профиля, на акватории немного больше – 6. Именно эти результаты ГСЗ по западному сектору Российской Арктики используются при создании карт Циркумполярной Арктики. При отсутствии сейсмических данных мощность земной коры, как правило, оценивается с помощью корреляционных соотношений между глубиной залегания поверхности Мохоровичича, топографией и аномалиями Буге. Поэтому любые новые знания о глубинном строении Арктического региона являются весьма важной и ценной информацией, необходимой для понимания эволюции развития Арктического бассейна и процессов современной геотектоники. Это фундаментальная задача и по силам лишь Академии наук.

Ученый отметила, что «раньше, для построения ГСЗ профилей проводилась серия мощных взрывов. Сейчас же применяют и развивают пассивные сейсмические исследования. Например, для построения глубинных скоростных разрезов применяется методика Льва Павловича Винника из Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН. Его метод P-S-приемных функций – один из самых современных и эффективных способов определения границ в коре и мантии по объемным волнам и изучения скоростных свойств переходных зон мантии.

В этой связи возникают разные главные задачи ученых ФИЦКИА УрО РАН. Как уточняет заведующая лабораторией, «для построения глубинных скоростных разрезов используются записи телесейсмических (далеких) землетрясений, зарегистрированные сейсмическими станциями. Чем более плотная сеть сейсмических станций, тем детальнее информацию о глубинном строении конкретного региона можно получить. Наша цель – построить 3D скоростную модель западного сектора Российской Арктики. Поэтому очень важно развивать сеть сейсмических станций в Арктике. Кроме того, полученную информацию мы используем для построения региональных годографов, которые учитывают специфику геологического строения земной коры региона и нужны для локации арктических землетрясений. Мы сейчас используем годограф, построенный нашими коллегами из Кольского филиала Единой геофизической службы РАН совместно с норвежскими сейсмологами. Но он «работает» для территории Баренцевоморского шельфа, для других районов Арктики, например, Карского шельфа, нужны свои годографы. А для этого нужно устанавливать сейсмические станции. Чем грозит применение «неправильного» годографа? Неточность в определении эпицентра землетрясения и, как следствие, ошибки в сейсмическом районировании территории.

— Арктику нужно исследовать и развивать, но нет должной заинтересованности в сейсмологических наблюдениях со стороны государства, – выражает озабоченность Галина Антоновская, обращая внимание на необходимость академических исследований, – сейсмическая сеть, помимо прямого назначения – непрерывных сейсмологических наблюдений, дает информацию об изменениях, происходящих в настоящее время в  Арктике в связи с потеплением климата, позволяет детализировать информацию о глубинном строении региона, что важно для понимания образования полезных ископаемых, выявления причинно-следственных связей и того, как происходит развитие Арктического бассейна. Это важные фундаментальные задачи. Посмотрите, какое внимание уделяется сейсмическим наблюдениям в Арктике нашими зарубежными странами-партнерами. Сотни станций и десяток сейсмических групп установлено в Фенноскандии, на архипелаге Шпицберген 4 станции и одна сейсмическая группа, для изучения геодинамики Гренландии установлена сеть из 33 сейсмических станций. А у нас? Четыре станции на Кольском полуострове, включая сейсмическую группу (единственную! на всей территории Российской Арктики), и одна станция на архипелаге Шпицберген – все станции входят в сеть Кольского филиала Единой геофизической службы РАН. Еще десять станций, входящих в состав «Архангельской сейсмической сети», размещены на остальной территории западного сектора Российской Арктики. Подобная конфигурация сейсмических станций позволяет, с одной стороны, охватить весь регион, но их расположение крайне неравномерно, что затрудняет обработку слабых землетрясений, которых мы регистрируем достаточное количество.

Следует отметить, что много арктических российских станций было закрыто в период «перестройки» из-за отсутствия средств на их содержание.  На севере Восточной Европейской платформы первые станции стали появляться с 2003 года благодаря инициативе члена-корреспондента РАН Феликса Николаевича Юдахина и при поддержке академика Николая Павловича Лавёрова. Много усилий в формирование платформенной сети внесла кандидат физ.-мат. наук, доцент Валентина Ивановна Французова.

К вопросу о нехватке сейсмических станций в Российской Арктике. Карское море принято считать асейсмичным регионом. После открытия сейсмической станции в районе поселка Диксон на базе геофизической станции Северного УГМС мы стали фиксировать слабые землетрясения. Например, событие 22 октября 2020 г., произошедшее в Карском море магнитудой 1.7. Землетрясение – это индикатор тектонических процессов. Это к вопросу о полноте наших знаний об этом регионе. К сожалению, остальные станции Архангельской сети это событие не зарегистрировали, а других станций в этом районе просто нет. Точность локации этого события крайне низкая, в сейсмический каталог подобная информация внесена не будет. И подобных случаев в практике много.

— Арктика не является регионом, в котором происходят сильные землетрясения. Тем не менее, ежегодно в Арктике регистрируется около 1000 землетрясений магнитудой от 1,5 до 5 и выше. Сильные землетрясения большей частью приурочены к арктически хребтам Гаккеля, Книповича, Мона. Открытие арктических станций позволило выявить сейсмические события на окраине континентального шельфа, в арктических желобах, на архипелаге Новая Земля, зафиксированы единичные события на Баренцевоморском шельфе в районе сверхглубоких впадин. Повторюсь, землетрясения – это индикатор тектонических процессов. Почему в Южно-Баренцевоморской впадине произошли землетрясения? Какова природа этих событий? Как известно, мощность осадочного чехла в районе Южно-Баренцевоморской впадины порядка 15 км, тем не менее, землетрясения зафиксированы. Мы провели исследования и выявили, что ультрамедленные спрединговые хребты Мона, Книповича и Гаккеля осуществляют динамический контроль сейсмической активности платформенных и шельфовых территорий. Оценили время распространения возмущений от рифтов до шельфа и континентальных структур, что позволило нам выдвинуть гипотезу о том, что возмущения, идущие от океанических хребтов, являются триггерным механизмом для проявления землетрясений. Эти новые знания предстоит развивать дальше, – резюмирует Галина Антоновская.

По материалам https://scientificrussia.ru/news/poluchit-predstavlenie-o-sejsmichnosti-arktiki