Геофизические исследования подледникового озера Восток занимают особое место среди всех работ АО ПМГРЭ в Антарктиде. Это наиболее известный и уникальный из всех изучаемых объектов. Озеро Восток – самый большой подледниковый водоём в мире, является крупнейшим географическим открытием второй половины 20-го столетия. Внимание мирового научного сообщества к этому удивительному природному феномену не ослабевает с момента его открытия по настоящее время. На протяжении многих лет район озера Восток является плацдармом внедрения самых передовых технологий во всех областях науки. Непосредственное изучение озера Восток прямыми методами затруднено наличием перекрывающего ледникового покрова мощностью около 4 км. В связи с этим, геофизические работы ПМГРЭ всегда находились на переднем крае всех научных исследований, поскольку предоставляли информацию о параметрах самого водного тела, без которой его изучение специалистами других областей было бы невозможно. Однако и собственное их значение велико, в ходе работ совершен ряд научно-значимых открытий, продемонстрирован высокий уровень их исполнения, разработаны уникальные подходы и методики.

Положение профилей и пунктов дистанционных исследований ПМГРЭ в районе подледникового озера Восток на общей схеме геофизической изученности.

1 – пункты приёма сейсмозондирований МПВ 2008–2015 г.г.; 2 – пункты сейсмозондирований МОВ 1995–2008 г.г.; 3 – пункты сейсмозондирований МОВ 1958–60 г.г.; 4 – гравиметрические наблюдения 1957–64 г.г.; 5 – сейсмо-гравиметрические исследования АНАРЭ 1962/63 г.г.; 6 – отечественные наземные радиолокационные исследования 1998–2008 г.г.; 7 – американские аэрогеофизические исследования 2000/01 г.г.; 8 – отечественные аэрогеофизические исследования 1987/88 г.г.; 9 – англо-американские аэрогеофизические исследования 1971–72 г.г.; 10 – итальянские аэрогеофизические исследования 1999 г.; 11 – акватория озера Восток; 12 – изолинии дневной поверхности; 13 – профиль планируемых работ МПВ.

        ПМГРЭ приступила к выполнению комплексных (сейсмических и радиолокационных) геофизических исследований в 1995 г., то есть практически одновременно с признанием мировой общественностью факта существования крупного подледникового водоёма в районе станции Восток. Основными применяемыми методами на первом этапе являлись сейсморазведка методом отраженных волн (МОВ), перед которой стояла задача определения параметров водного тела озера Восток, и радиолокационное профилирование, сосредоточенное на выяснении положения его береговой линии. На начальном этапе особенное внимание уделялось методическим аспектам. Были разработаны уникальные подходы, позволяющие получать качественные сейсмические и радиолокационные данные. Крайне важным научным результатом этого этапа исследований стало инструментальное подтверждение наличия водного слоя в районе станции Восток. Для этого были проведены специальные сейсмические исследования доказывающие, что подледная среда является именно водным телом. Кроме того, в глубокой ледяной скважине 5Г-1, расположенной на станции Восток, было выполнено вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) с целью определения акустических параметров ледника, что позволило определить расстояние от забоя до воды и существенно увеличило достоверность и точность всех последующих измерений.

Мощность ледникового покрова района подледникового озера Восток по данным дистанционных геофизических исследований (по Попов и др., 2011)

1- изопахиты ледникового покрова в метрах; сечение изолиний 150 м; 2- береговая линия озера Восток

        В 2002/03 гг. (48 РАЭ) ПМГРЭ в районе станции Восток выполнены сейсмологические наблюдения методом обменных волн землетрясений (МОВЗ). В общей сложности, было зарегистрировано 353 далеких и удаленных землетрясений. Полученные данные позволили выявить зону глубинного разлома вдоль продольной оси озера Восток, оценить амплитуду смещения вдоль его плоскости, а также установить блоковое строение земной коры в южной части озера Восток и определить её мощность, которая составила 34-36 км.

        Период изучения озера Восток преимущественно как географического объекта продолжался до 2008 г. К этому времени было получено достаточно данных, чтобы сформировать целостное представление о рельефе подледной и подводной поверхностей этого района, а также определить параметры водного тела. Можно сказать, что без материалов сейсмических и радиолокационных зондирований ПМГРЭ, которые позволили описать основные параметры озера Восток, оно не могло бы по праву считаться столь значимым географическим открытием. Стоит отметить, что когда 5 февраля 2012 г. буровой снаряд на станции Восток достиг поверхности озера, все дистанционные построения на основе полученных сейсмических и радиолокационных данных подтвердились, и их точность превзошла все ожидания.

Подлёдный рельеф района подледникового озера Восток по данным дистанционных геофизических исследований (по Попов и др., 2011)

1- изогипсы подлёдного рельефа в метрах; сечение изолиний 150 м; 2- уровень моря (поверхность WGS-84); 3- береговая линия озера Восток.

        Несмотря на то, что сейсмо-радиолокационные исследования не были сосредоточены на изучении геологического строения этого района, в процессе получения новых данных неоднократно поднимался вопрос о наличии и особенностях строения осадочного чехла во впадине озера Восток. На многих сейсмограммах ниже поверхности дна фиксировались отражения от более глубоких границ, но методические особенности МОВ не позволяли сделать однозначных выводов. Поскольку с точки зрения понимания природы и эволюции формирования озера Восток, вопрос о наличии и строении осадочного чехла является очень важным, было принято решение сосредоточить возможности сейсморазведки на изучении разреза верхней части земной коры этого района. С этой целью в 2008 г. (54 РАЭ) ПМГРЭ приступила к выполнению сейсмических исследований методом преломлённых волн (МПВ). Особенности этого метода заключаются в том, что за счет значительного удаления расстановки пунктов приема сигнала от пункта возбуждения на сейсмограммах выявляются не только отраженные волны, характеризующие глубину залегания изучаемых границ, но и преломлённые волны, которые позволяют определить скорости распространения упругих колебаний в породах земной коры и охарактеризовать их состав.

Глубина подледникового озера Восток по данным дистанционных геофизических исследований (по Попов и др., 2011)

а- зависимость между глубинами озера и площадью, им занимаемую; 1- изобаты в метрах; сечение изолиний 150 м; 2- береговая линия озера Восток.

        С 2008 по 2015 г. выполнено 3 профиля МПВ (по всем трём получены прямые и обратные ветки годографов). Один расположен на западном борту котловины озера, а два других в южной её части. Полученные сейсмические материалы позволили впервые определить скорости распространения упругих колебаний ниже подлёдно-подводной поверхности и охарактеризовать разрез земной коры в районе озера Восток.

        В настоящее время благодаря бурению на станции Восток ученые приблизились к возможности изучать озеро непосредственными методами. Однако вопрос о причинах возникновения и истории формирования этого уникального водоёма остаётся открытым. Ответ на этот вопрос должен опираться на информацию о геологическом строении центральной Антарктиды, о котором нам в силу наличия мощного ледникового покрова до сих пор известно достаточно мало. В связи с этим, планируется продолжить дальнейшие дистанционные геофизические исследования с целью изучения геологического строения и тектонической эволюции земной коры в районе подледникового озера Восток.