55-й рейс НИС «Академик Николай Страхов» проводился с 15 августа по 28 сентября 2023 г. (45 суток) в Северной Атлантике. Порт выхода – Калининград, порт прихода - Мурманск.

Цель экспедиции - комплексные геолого-геофизические исследования для получения новых данных о геодинамических условиях, магматических, тектонических и гидротермальных процессах при формировании крупных внутриплитных структур на океанической литосфере на примере структурного кластера, образованного трогом Кинг, Азоро-Бискайским поднятием и плато Гницевича, расположенных на восточном фланге Срединно-Атлантического хребта в Северной Атлантике в промежуточной области между зонами влияния Азорского и Исландского плюмов; и анализ поведения флюидов в разных горизонтах океанической коры, как потенциального источника опасных явлений в океане.

Начальник экспедиции - д.г.-м.н. С.Г. Сколотнев.
В экспедиции участвовали 11 человек - 8 сотрудников ГИН РАН, 3 сотрудника ИО РАН.

Маршрут движения судна в 55-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов»,
полигон Кинг показан красным многоугольником.
Белые линии - путь следования судна.

Основные задачи экспедиции:

1.
Провести батиметрическую съемку дна в районе кластера мезоструктур, включающего троги Кинг, Пик и Фрин, хребет Палмер, Азоро-Бискайское поднятие и горы Гницевича (в дальнейшем мезоструктурный кластер Кинг, полигон Кинг), с помощью судового многолучевого эхолота Seabat 7150– 12 кГц фирмы RESON (Дания). На основе среднемасштабной (1 : 100 000) батиметрической карты, построенной по результатам съемки, изучить особенности рельефа, тектонического строения и тектонических деформаций океанического дна и океанической коры в районе данного структурного кластера, провести тектоническую сегментацию трога Кинг и сопутствующих структур, изучить зоны их сочленения друг с другом и восточным флангом САХ. Одновременно с батиметрической съемкой сонарной модой эхолота SeaBat 7150 произвести запись акустических сигналов от поверхности дна и от отражающих поверхностей в водной толще, возникающих в силу проникновения в нее флюидов из дегазирующих участков дна.

Участники 55-го рейса НИС "Академик Николай Страхов"

2.
С помощью драг провести опробование дна в районе мезоструктурного кластера Кинг, ориентируясь на ключевые морфоструктуры, выявленные по результатам эхолотного промера. Произвести описание и типизацию полученного донно-каменного материала для последующего а) изучения состава океанической литосферы и закономерностей его пространственных вариаций в районе мезоструктурного кластера Кинг, б) выявления вариации состава, геохимии и изотопии базальтов и выяснения условий плавления и дифференциации различных геохимических типов расплавов и роли процессов спредингового и плюмового плавления мантии в процессах аккреции коры, в) выявления масштабов, характера и природы мантийной гетерогенности на восточном фланге САХ в Северной Атлантике, г) изучения вариаций состава и геохимии ультраосновных пород и габброидов из фундамента трогов Кинг, Пик и Фрин и хребта Пальмер, д) определения возраста вулканизма в пределах вышеуказанных мезоструктур, е) оценки характера и масштаба процессов гидротермального метаморфизма в различных типах мезоструктур, образующих кластер Кинг.

3.
Гидромагнитное профилирование в районе мезоструктурного кластера Кинг и его окружения с помощью магнитометра Geometrics G882 по системе параллельных галсов на скорости 10 узлов. По результатам профилирования построить карту аномального магнитного поля в заданном районе, идентифицировать линейные магнитные аномалии, создать геолого-геофизические модели источников магнитных аномалий. С последующим привлечением результатов опробования дна измерить петромагнитные свойства различных компонентов океанической литосферы.

4.
Акустическое профилирование в районе полигона Кинг с помощью судовых акустических профилографов EdgeTech 33002 и Parasound DS Sub-Bottom profiler P-35. По результатам профилирования: а) охарактеризовать структуру верхней части осадочного чехла океанического дна в районе полигона Кинг, б) провести типизацию и корреляцию средне-позднечетвертичных отложений в различных мезоструктурах кластера, в) выделить основные сейсмофациальный типы отложений и на этой базе охарактеризовать условия седиментации в этом районе, д) установить, описать и типизировать неотектонические деформации, выявить закономерности их пространственного распределения, е) определить пространственное положения зон дегазации в трогах, изучить флюидонасыщенность осадочного чехла и опасные явления, связанные с миграцией газов.

5.
По пути к району детальных работ и обратно за пределами экономических зон провести батиметрическое и акустическое профилирование с целью определения пространственного положения зон дегазации, изучения флюидонасыщенности осадочного чехла и прогноза опасных явлений, связанных с миграцией газов.

Объем выполненных работ:

Батиметрическое и акустическое профилирование на полигоне Кинг выполнено на 41 галсе общей протяженностью 8473 км. На основе сплошной батиметрической съемки построена батиметрическая карта масштаба 1 : 100 000 площадью 63 309 км2.

Магнитное профилирование проведено на галсах общей протяженностью 7520 км.

Выполнено 16 драгировок, из них 6 результативных, поднято около 250 кг донно-каменного материала.

На транзитных галсах проведено батиметрическое и акустическое профилирование протяженностью 2053 км и магнитное профилирование протяженностью 1489 км.

Схема галсов батиметрического, магнитного и акустического профилирования на полигоне Кинг.
В кружках даны номера галсов.
Также показаны треки (короткие разноцветные линии) драгировок.

Схема опробования дна на полигоне Кинг.
Кружки – местоположение станций драгирования.
Возле них номера станций рейса S55.

Предварительные научные результаты:

1. По результатам батиметрического картирования в пределах юго-восточной части мезоструктурного кластера Кинг выделено пять морфоструктурных провинций, каждая из которых имеет свои морфологические особенности.
2. Провинция флангов САХ имеет типичный грядово-ложбинный рельеф фланговых зон медленноспрединговых хребтов. В северных частях рельеф практически не преобразован. В южных частях, прилегающих к котловинам, его поверхность приподнята и изогнута в плане.
3. Провинция западного обрамления Азоро-Бискайского поднятия разделяется на две подпровинии: восточную и западную. В ее восточной части развиты крупные отдельные вулканы, а в западной части прослеживается серия эшелонированных субширотных хребтов, осложненных мелкими вулканическими постройками и разделенных депрессиями такого же простирания. Структуры западной подпровинции преобразованы последующими тектоническими процессами, придавшими хребтам квестообразную форму. Поверхность квест наклонена с запада на восток.
4. В провинции трогов Пик и Фрин преобладают структуры растяжения, представленные вышеуказанными трогами, сформировавшимися в результате многостадийного сопряженного проседания, на что указывают их террасированные борта.  Они несут в себе унаследованные черты рельефа флангов САХ, особенно в своих краевых, наименее деформированных частях. Разделяющий их хребет Палмер, представляет собой, скорее всего, останец ранее тектонически поднятого блока океанической литосферы с базальтовым слоем увеличенной мощности. Он осложнён мелкими более поздними вулканическими постройками.
5. Провинция переходная между трогами Пик и Фрин и собственно трогом Кинг включает себя комплекс геоморфологически разнородных структур, сформировавшихся в ходе многостадийного вулканизма в сочетании с разнонаправленными тектоническими движениями.
6. Провинция собственно трога Кинг состоит из его долины и фланговых структур.  Долина разделена рядом поперечных тектонических нарушений на отдельные котловины. К одному из таких нарушений приурочен Медианный хребет, являющийся вулканическим сооружением. Фланговые зоны являются комплиментарными, на противоположных бортах располагаются схожие по морфологии структуры, образовавшиеся как единая мезоструктура, разделённая впоследствии долиной трога. Это растяжение, вероятно, имело правосдвиговую компоненту, на что указывает хорошо проявленная разломная сеть, которую можно идентифицировать как проекции плоскостей сбросов (параллельно бортам долины), трещин отрыва (перпендикулярно бортам долины) и сколов Риделя (под углом к предыдущим разломам). Часто к разломам приурочены вулканические структуры различной морфологии и размеров.
7. Морфология юго-восточного фланга трога Кинг определяется наличием большого количества крупных вулканических сооружений центрального типа, северо-западного фланга - в основном разломной тектоникой, но также при участии редких и более мелких вулканических сооружений. Эти геоморфологические наблюдения подтверждаются и полученными данными по характеру пространственного распределения аномального магнитного поля. Возможно, это различие обусловлено близостью юго-восточного фланга к Азоро-Бискайскому поднятию.
8. Опробованы два различных типа структур мезоструктурного кластера Кинг: склоны хребта Палмер и борта трогов Пик и Фрин в одноименной структурно-морфологической провинции, а также вулканические постройки центрального типа, сформировавшиеся на обоих флангах трога Кинг в переходной провинции. Преобладающими породами являются базальты. На северном борту трога Пик наряду с базальтами подняты породы, представляющие весь разрез океанической литосферы: ультрабазиты, габброиды и долериты.
9. Вдоль трога Кинг происходит разрыв и смещение номерных линейных аномалий. Смещение по хрону C25n превышает 50 км, западнее в районе хрона C24n.2n смещение уменьшается до 25 км, а в районе хрона С21n не наблюдается.
10. Выделены предполагаемые границы и простирания хронов С26n, С27n и оценен в соответствии с геохронологической шкалой возможный возраст несущей их коры, соответственно 57,7 и 61 млн лет. Также нами отмечены потенциальные для идентификации линейные аномалии, для расшифровки которых требуются дополнительные геомагнитные данные к югу и северу от полигона. Продолжено предполагаемое простирание хрона С25n через троги Пик и Фрин.
11. Рассчитана максимальная глубина источников магнитных аномалий, она достигает 17 км ниже поверхности дна. Т.о. изотерма Кюри под основными вулканическими структурами полигона находится на большой глубинах, где, вероятно, развиты процессы серпентинизации.
12.  Гора Георгия Зимы, находящаяся в точке пересечения трога Фрин и Азоро-Бискайского поднятия, в магнитном поле характеризуется диполем средней интенсивности.
13. По данным сейсмоакустического профилирования в районе мезоструктурного кластера Кинг выявлены четыре основных типа сейсмофаций: 1) пелагические комплексы; 2) контуриты; 3) отложения турбидитовых потоков; 4) хаотические фации гравитационного генезиса.
14. В изученных разрезах (максимальной видимой мощности до 100 м) наблюдается чередование разных сейсмофаций, отражающее смену режимов осадконакопления с медленного пелагического режима ледниковых периодов плиоцен-голоценового возраста на более интенсивное межледниковое контуритовое осадконакопление. Пелагические сейсмофации выражены на акустической записи длинными и яркими горизонтами малой мощности. Они интерпретируются как конденсированные отложения ледниковых эпох. Отложения, сформированные контурными течениями, выражаются на записи в виде мощных и прозрачных горизонтов. Они образуются при интенсификации привноса материла в более теплые межледниковые эпохи.
15. Отложения турбидитовых потоков проявлены в виде циклов постепенного градационного перехода от прозрачных горизонтов грубых осадков, выпадающих из турбулентного потока, к ярким тонким отражениям, сформированным наиболее мелкими частицами, осаждающимися из низкоэнергетического ламинарного потока.
16. Гравитационные фации на акустической записи выделяются в качестве форм различного размера и степени нарушенности: от полной акустической прозрачности и отсутствия слоистой дифференциации, до незначительных деформации с появлением складчатой структуры. Первые, вероятно, формируются при схождении потоков типа дебрис-флоу. Они образуют акустически прозрачные изометричные тела, которые могут быть удалены от склона на значительные расстояния. Вторые являются результатом медленного гравитационного оползания блоков консолидированных осадков и расположены в непосредственной близости к месту автохтонного залегания у подножия склонов.
17. Тектонические деформации проявлены в виде структур протыкания шириной первые метры и даек, последние при ширине до 2 км протягиваются на десятки километров. Отмечены также разрывные и складчатые деформации осадочных слоев, которые обычно распространены в непосредственной близости к структурам протыкания и дайкам.
18. Наиболее мощный осадочный разрез формируется турбидитовыми и грязекаменными потоками в глубоководных трогах и впадинах (Пик, Фрин, Страхова, Кинг). Борта котловин и склоны подводных поднятий (горы Антиальтаир, Хангри, Георгия Зимы, Северянка, Южное и Северное поднятия трога Кинг) практически лишены осадочного слоя. У подножия их склонов формируются гравитационные оползневые сейсмофации. Площади абиссальной равнины в провинции флангов САХ покрыты хорошо дифференцированным слоистым чехлом, сформированным осадками придонных контурных течений и пелагическим осадконакоплением.