Content uploaded by Mariusz Majdański
Author content
All content in this area was uploaded by Mariusz Majdański on Oct 21, 2014
Content may be subject to copyright.
Nowe dane o strukturze i własnościach fizycznych
skorupy ziemskiej na pograniczu Arktyki euroazjatyckiej
i północno−amerykańskiej w rejonie Archipelagu Svalbard
Aleksander GUTERCH 1, Marek GRAD 2, Wojciech CZUBA 1, Mariusz MAJDAŃSKI 1,
Michał MALINOWSKI 1, Piotr ŚRODA 1i Monika WILDE−PIÓRKO2
1Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, ul. Księcia Janusza 64, 01−452 Warszawa
<aguterch@igf.edu.pl>
2Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 7, 02−093 Warszawa
<mgrad@mimuw.edu.pl>
Archipelag Svalbard leży na pograniczu płyt Eurazjatyckiej i Północnoamery−
kańskiej. Znajdują się tam obiekty ważne dla geologii i tektoniki, także współczes−
nej. System grzbietów Mohnsa i Knipowicza z aktywnymi strefami ryftowymi sta−
nowi przedłużenie Grzbietu Śródatlantyckiego na Północnym Atlantyku. Grzbiet
Knipowicza położony jest na zachód od archipelagu. Uskok Hornsundu, jedna
z ważniejszych struktur tektonicznych rejonu, jest położony równolegle do Grzbietu
Knipowicza po jego wschodniej stronie. Inna główna struktura tektoniczna, Plateau
Yermaka, jest położona na północ od zachodniego Spitsbergenu. Plateau Yermaka
jest ciałem wulkanicznym, chociaż ostatnie badania wskazują, że przynajmniej po−
łudniowo−zachodnia jego część może być fragmentem skorupy kontynentalnej
Svalbardu.
Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk od wielu lat prowadzi badania
głębokich struktur skorupy ziemskiej w rejonie Archipelagu Svalbard. W latach
1976–2005 zorganizowano pięć wypraw geodynamicznych w rejon Spitsbergenu
(Fig. 1), w tym także wyprawy we współpracy międzynarodowej. Wyniki badań
wypraw z lat 1976–1985, wykonanych we współpracy ekip geofizycznych z Polski,
Norwegii, Niemiec i USA, były publikowane w czasopismach międzynarodowych
i polskich, w których przedstawiono po raz pierwszy dla badanego obszaru Archipe−
lagu Svalbard główne parametry fizyczne głębokiej struktury skorupy ziemskiej.
Szczególną uwagę poświęcono strefie przejścia od struktur kontynentalnych Spits−
bergenu zachodniego do struktur oceanicznych Północnego Atlantyku.
W ramach Projektu Badawczego Zamawianego PBZ−KBN−108/P04/2004
wykonano syntezę dotychczasowych eksperymentów, w tym także obszernego
programu badań głębokich struktur litosfery północno−zachodniego Spitsbergenu
z roku 1999, wykonanego we współpracy międzynarodowej z udziałem ekip geo−
fizycznych z Niemiec, Polski, Japonii i Norwegii. W ekspedycji, z udziałem nie−
mieckiego statku badawczego – lodołamacza R/V Polarstern, brała udział także
polska jednostka M/S Eltanin. Rejestracje fal sejsmicznych prowadzono na lądzie
i na dnie oceanicznym przy użyciu sejsmicznych stacji lądowych oraz oceanicz−
nych stacji dennych. Otrzymano bardzo bogaty i nowoczesny sejsmiczny obraz
struktury litosfery dla północno−zachodniego Spitsbergenu. Przeprowadzone mo−
delowanie struktury skorupy ziemskiej ujawniło szereg bardzo istotnych nowych
danych o dyskretnej strukturze granic sejsmicznych, szczególnie w strefach prze−
jścia od struktur kontynentalnych do oceanicznych. Miąższości skorupy ziemskiej
na obszarze Spitsbergenu Zachodniego i przyległych struktur oceanicznych zmie−
niają się od 35 km do około 10 km w strefie oceanicznej. Minimalną głębokość
nieciągłości Moho wynoszącą 6 km, określono na wschód od Głębi Molloy’a.
Miąższość skorupy ziemskiej w tym rejonie wynosi zaledwie około 4 km.
W roku 2005 zorganizowano, w ramach Projektu Badawczego Zamawianego,
kolejną ekspedycję, polsko−norwesko−japońską, na statku SBS Horyzont II. Celem
wyprawy było zbadanie struktury skorupy ziemskiej w rejonie południowego Spits−
bergenu i Wyspy Edge’a. Wykonano profil długości 370 km. Eksplozje chemiczne
i typu air−gun były rejestrowane przez nowoczesne stacje lądowe i oceaniczne stacje
denne (OBS). Eksplozje typu air−gun obserwowane były do odległości około 30 km.
Projekt Zamawiany: PBZ−KBN−108/PO4/2004−2007 41
Fig. 1. Położenie geograficzne wykonanych profili sejsmicznych.
Eksplozje chemiczne umożliwiły wydłużenie rejes−
tracji do znacznie większych odległości. Uzyskano
szczegółowy obraz struktury skorupy ziemskiej do
głębokości ponad 30 km. Dwuwymiarowy model
sejsmiczny (Fig. 2) wskazuje na wyraźne różnice
w budowie skorupy kontynentalnej Spitsbergenu
zachodniego oraz Svalbardu wschodniego (Wyspa
Edge’a). Budowa części zachodniej jest bardziej
skomplikowana, co jest wynikiem historii tekto−
nicznej i bliskości czynnej strefy ryftowej. W strefie
tej nadal dochodzi do tworzenia skorupy oceanicz−
nej Północnego Atlantyku (tzw. spreading). Prędko−
ść fal sejsmicznych w części wschodniej skorupy
kontynentalnej jest średnio niższa o około 0,3–0,7
km/s, nie występuje tam warstwa o prędkościach
rzędu 7 km/s. Głębokość granicy Moho zmienia się
od około 15 km w pobliżu Grzbietu Knipowicza do
około 30 km w części kontynentalnej profilu.
Synteza wszystkich dotąd otrzymanych wy−
ników badań głębokich struktur skorupy ziemskiej
w rejonie Archipelagu Svalbard jest podstawą do
dalszej działalności strony polskiej w programie 4.
Międzynarodowego Roku Polarnego w zakresie
tematu – IPY Cluster 77 – Plate Tectonics and Po−
lar Gateways (PLATES & GATES).
Publikacje w ramach projektu zamawianego
CZUBA W., RITZMANN O., NISHIMURA Y., GRAD M., MJELDE R., GUTERCH A. i JOKAT W. 2005.
Crustal structure of northern Spitsbergen along the deep seismic transect between the Molloy
Deep and Nordaustlandet. Geophysical Journal International 161: 347–364.
CZUBA W. 2007. 2.5−D seismic tomographic modelling of the crustal structure of north−western
Spitsbergen based on deep seismic soundings. Marine Geophysical Researches, doi: 10.1007/s.
11001−007−9028−3.
42 Aleksander Guterch i in.
E
W
Fig. 2. Dwuwymiarowy model sejs−
miczny wzdłuż profilu wykonanego
w 2005 roku. Kolory określają pręd−
kości fal sejsmicznych.