Флюидогенный рельеф районов распространения многолетней мерзлоты на шельфе Печорского и Карского морей

   По результатам многолучевого эхолотирования и высокочастотного сейсмического профилирования, выполненных в рамках пяти рейсов научно-исследовательских судов «Академик Николай Страхов» и «Академик Борис Петров» в 2018–2022 гг., установлены закономерности изменения морфометрических параметров и внутреннее строение пингоподобных форм на шельфах Печорского и Карского морей. Проведен морфометрический анализ пингоподобных форм, позволивший сделать выводы об их относительном возрасте, а также степени участия деятельности придонных течений и склоновых процессов в их современной динамике. Выявлено, что плотность и морфологическое разнообразие пингоподобных форм зависят от геолого-тектонической позиции участка дна, наличия и характера многолетней мерзлоты, интенсивности дегазации, а также времени затопления шельфа в ходе голоценовой трансгрессии. На участках шельфа, где глубина превышает 70–80 м, эти формы были образованы на ранних стадиях голоценовой трансгрессии, и к настоящему моменту многолетнемерзлые породы там уже в значительной степени оттаяли. В то же время пингоподобные формы сохраняют свою выраженность в рельефе и активно преобразуются деятельностью придонных течений, склоновыми и, возможно, псевдовулканическими процессами, связанными с продолжающейся дегазацией. На мелководных (до 20–30 м), близких к берегу участках шельфа пингоподобные формы редки и, по-видимому, продолжают формироваться в настоящее время. При этом большая мощность и сплошность многолетне-мерзлых пород препятствуют активному флюидопотоку, играя роль флюидоупора. Для пингоподобных форм мелководья характерна морфология конусообразных бугров и отсутствие признаков интенсивного выхода газов. На промежуточных глубинах (от 20–30 до 70–80 м) при наличии островной или прерывистой многолетней мерзлоты в условиях высокой интенсивности потока флюидов в районе разломных зон и нефтегазоперспективных структур плотность пингоподобных форм максимальна. На таких участках в приповерхностной толще осадков сочетаются продолжающиеся местами процессы пучения и активная дегазация, что предопределяет широкое разнообразие морфологических типов пингоподобных поднятий.

1. Бирюков В. Ю., Ермолов А. А., Огородов С. А. Рельеф дна Байдарацкой губы Карского моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2008. № 3. С. 80–84.

2. Бондарев В. Н., Рокос С. И., Костин Д. А., Длугач А. Г., Полякова Н. А. Подмерзлотные скопления газа в верхней части осадочного чехла Печорского моря // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 587–598.

3. Вискунова К. Г., Каленич А. П., Маркина Н. В., Шкарубо С. И. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (второе поколение). Западно-Сибирская серия. Лист R-38-40. Карта полезных ископаемых и прогноза нефтегазоносности. СПб.: ВСЕГЕИ, 2003.

4. Камалов А. М., Огородов С. А., Бирюков В. Ю., Совершаева Г. Д., Цвецинский А. С., Архипов В. В., Белова Н. Г., Носков А. И., Соломатин В. И. Морфолитодинамика берегов и дна Байдарацкой губы на трассе перехода магистральными газопроводами // Криосфера Земли. 2006. Т. 10. № 3. С. 3–14.

5. Костин Д. А., Кузин И. Л., Лопатин Б. Г. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (второе поколение). Лист S-41-43. Карта плиоцен-четвертичных образований. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004.

6. Костин Д. А. Миоценовая дельта Южно-Карского шельфа // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геол. 1998. Т. 73. Вып. 5. С. 65–68.

7. Крапивнер Р. Б. Признаки неотектонической активности Баренцевоморского шельфа // Геотектоника. 2007. № 2. C. 73–89.

8. Ласточкин А. Н. Морфология и генезис подводных долин северного шельфа Евразии // Возраст и генезис переуглублений на шельфах и история речных долин. М.: Наука, 1984. С. 22–28.

9. Мельников В. П., Спесивцев В. И. Инженерно-геологические и геокриологические условия шельфа Баренцева и Карского морей. Новосибирск: Наука, 1995. 194 с.

10. Мельников В. П., Федоров К. М., Вольф А. А., Спесивцев В. И. Анализ возможного сценария образования придонных ледяных бугров на шельфе Печорского моря // Криосфера Земли. 1998. Т. 11. № 4. С. 51–57.

11. Миронюк С. Г., Колюбакин А. А., Голенок О. А., Росляков А. Г., Терехина Я. Е., Токарев М. Ю. Грязевулканические структуры (вулканоиды) Карского моря: морфологические особенности и строение // Геология морей и океанов : материалы XXIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. М.: ИО РАН, 2019. Т. 5. С. 192–196.

12. Миронюк С. Г. Флюидогенные образования: обоснование выделения новой генетической группы рельефа морского дна // VIII Щукинские чтения: рельеф и природопользование : материалы Всероссийской конференции с международным участием. 2020. С. 37–43.

13. Назаров Д. В., Костин Д. А., Шишкин М. А., Файбусов Я. Э. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (третье поколение). Западно-Сибирская серия. Лист R-42. Карта плиоцен-четвертичных образований. СПб.: ВСЕГЕИ, 2015.

14. Огородов С. А. Рельефообразующая деятельность морских льдов : дис. … д-ра геогр. наук. М., 2014. 261 с.

15. Рекант П. В., Васильев А. А. Распространение субаквальных многолетнемерзлых пород на шельфе Карского моря // Криосфера Земли. 2011. Т. XV. № 4. С. 69–72.

16. Рокос С. И., Тарасов Г. А. Газонасыщенные осадки губ и заливов южной части Карского моря // Бюллетень комиссии по изучению четвертичного периода. № 67. 2007. С. 66–75.

17. Тулапин А. В., Рокос С. И., Длугач А. Г. Скоростное моделирование и динамический анализ сейсмоакустических изображений диапироподобных структур в Печорском море // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. Материалы ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований. СПб., 2021. Вып. 8. С. 246–251.

18. Хуторской М. Д., Подгорных Л. В., Грамберг И. С., Леонов Ю. Г. Термотомография Западно-Арктического бассейна // Геотектоника. 2003. № 3. С. 79–96.

19. Шполянская Н. А. Плейстоцен-голоценовая история развития криолитозоны Российской Арктики «глазами» подземных льдов. М.; Ижевск: Ин-т комп. иссл., 2015. 344 с.

20. Gavrilov A., Pavlov V., Fridenberg A. et al. The current state and 125 kyr history of permafrost on the Kara Sea shelf: modeling constraints, The Cryosphere, 2020, vol. 14, p. 1857–1873, DOI: 10.5194/tc-14-1857-2020.

21. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow: the Impact on Geology, Biology and the Marine Environment, Cambridge University Press, 2007, 492 p.

22. Overduin P., Schneider von Deimling T., Miesner F. et al. Submarine permafrost map in the Arctic modeled using 1-D transient heat flux (SuPerMAP), Journal of Geop hysical Research: Oceans, 2019, vol. 124, iss. 6, p. 3490–3507, DOI: 10.1029/2018JC014675.

23. Paull C. K., Lii W. U., Dallimore S. R., Blasco S. M. Origin of pingo-like features on the Beaufort Sea shelf and their possible relationship to decomposing methane gas hydrates, Geoph. Res. Lett., 2007, vol. 34, L01603, DOI: 10.1029/2006GL027977.

24. Paull C. K., Dallimore S. R., Jin Y. K., Caress D. W. et al. Rapid seafloor changes associated with the degradation of Arctic submarine permafrost, PNAS, 2022, vol. 119, no. 12, DOI: 10.1073/pnas.2119105119.

25. Portnov A., Smith A. J., Mienert J., Cherkashov G. et al. Offshore permafrost decay and massive seabed methane escape in water depths > 20 m at the South Kara Sea shelf, Geoph. Res. Lett., 2013, vol. 40 (15), p. 3962–3967, DOI: 10.1002/grl.50735.

26. Portnov A., Mienert J., Serov P. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf, Journal Geophys. Res. Biogeosci, 2014, vol. 119, p. 2082–2094, DOI: 10.1002/2014JG002685.

27. Semenov P., Portnov A., Krylov A., Egorov A., Vanshtein B. Geochemical evidence for seabed fluid flow linked to the subsea permafrost outer border in the South Kara Sea, Geochemistry, 2020, vol. 80, no. 3, 125509, DOI: 10.1016/j.chemer.2019.04.005.

28. Serov P., Portnov A., Mienert J., Semenov P., Ilatovskaya P. Methane release from pingo-like features across the South Kara Sea shelf, an area of thawing offshore permafrost, Journal Geophys. Res. Earth Surf., 2015, vol. 120, p. 1515–1529, DOI: 10.1002/2015JF003467.

29. Shearer J. M., Macnab R. F., Pelletier B. R., Smith T. B. Submarine pingos in the Beaufort Sea, Science, 1971, vol. 174 (4011), p. 816–818, DOI: 10.1126/science.174.4011.816.

30. GEBCO_2014 Grid – version 20141103. URL: https://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/version_20141103 (дата обращения 01. 09. 2022).