Камни на дне
Северного Ледовитого океана
Е.А.Гусев
В распределении современных донных осадков Северного Ледовитого океана есть известная особенность: размер составляющих их частиц уменьшается в направлении от источников сноса материала (континентов) в сторону глубоководных котловин. Галька, песок, гравий обычно аккумулируются в пределах современных пляжей, иногда — на мелководье. Меньшие по размеру частицы (алевриты) переносятся ветром, течениями и энергией волн на большую глубину. Самые мелкие, глинистые частицы могут перемещаться на огромные расстояния и достигать глубоководных областей. Поэтому на дне абиссальных равнин океанов (максимально удаленных от берегов) обычно распространены мелкодисперсные илистые осадки.
Эта общая для Мирового океана закономерность нарушается лишь в высоких широтах, где к агентам переноса осадочного материала (ветру, стоку рек, абразии берегов, морским течениям и т.д.) подключается разнос материала дрейфующим льдом, а иногда и айсбергами. При этом на дно океана наряду с илистым материалом попадают песок, гравий и довольно крупные каменные обломки, в англоязычной литературе именуемые IRD (ice rafted debris). Особенности процессов захвата, переноса и отложения обломков морским
© Гусев Е.А., 2014
Евгений Анатольевич Гусев, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий отделом геологического картирования Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им.И.С.Грам-берга (Санкт-Петербург). Область научных интересов — геология Арктики, палеогеография четвертичного периода.
льдом подробно описаны в монографии известного морского геолога, академика А.П.Лисицына [1]. Ледовая седиментация наиболее характерна для Арктического бассейна. Но все ли обломки горных пород, попавшие на дно Северного Ледовитого океана, принесены льдами? На этот вопрос я и попытаюсь ответить.
Поднятие Менделеева
Поднятие Менделеева — асейсмичный хребет в Амеразийском бассейне Северного Ледовитого океана. Геоморфологически оно представляет собой ансамбль структур — плато, террас и подводных гор [2]. Над окружающими глубоководными впадинами они возвышаются на 1000—1500 м. В южной части поднятия распространены широкие плосковершинные плато, кое-где нарушенные разломными зонами. Эти разломы в рельефе дна представлены в виде уступов. В районе 81°с.ш. высота поднятия заметно уменьшается, выступают лишь отдельные подводные горы с довольно значительной относительной высотой. С юга на север снижается мощность осадочного чехла, покрывающего положительные формы рельефа.
На крутых склонах подводных гор поднятия Менделеева развиты процессы оползания мягких осадков и скатывания вниз каменных обломков. Тонкие глинистые частицы перемещаются со склонов к подножиям гор в виде взвеси в составе так называемых турби-дитных потоков. Широко развиты глубоководные придонные течения, имеющие различные направление, режим и силу.
В течение долгих лет господствовало представление, что на поднятии Менделеева практически повсеместно распространен сплошной осадочный покров мощностью 0.5 — 1.5 км, исключающий возможность обнаружения на океанском дне выходов литифицированных пород коренного ложа. По данным сейсмических исследований, лишь в отдельных местах, в зонах тектонических нарушений на крутых склонах, породы фундамента непосредственно выступают на поверхности дна [3, 4].
В течение ряда лет участники многих арктических экспедиций поднимали со дна океана различные каменные обломки. Их происхождение достоверно установлено не было, и в этом вопросе мнения исследователей разделились. Одни считают, что камни, а также крупнопесчаный и гравийный материал имеют дрифтовую природу, т.е. принесены сюда с Канадского Арктического архипелага морскими льдами и айсбергами [5—7]. Другие утверждают, что встречающиеся на склонах поднятия Менделеева каменные обломки образовались на месте [8, 9].
Таким образом, для определения источников обломочного материала необходимо детальное исследование особенностей строения подводных гор поднятия Менделеева, в том числе подтверждение или опровержение наличия выходов коренных пород на поверхности океанского дна.
Скалы на дне
С августа по октябрь 2012 г. в Северном Ледовитом океане работала комплексная высокоширотная геолого-геофизическая экспедиция «Аркти-ка-2012», организованная Севморгео и ВНИИОке-ангеология. В ней участвовали два ледокола — «Диксон» и «Капитан Драницын», а также исследовательские подводные лодки Министерства обороны России.
Целями экспедиции были получение сейсмических данных о толщине осадочного чехла на поднятии Менделеева и изучение его глубинной структуры. Планировалось собрать донно-камен-ный материал, пробурить скважины и поднять полученные керны, определить возраст подводного горного массива и осадочных пород и соотнести получившиеся данные с геофизическими и геологическими исследованиями континента.
В комплекс исследований входило многолучевое эхолотирование, сейсмоакустическое и со-нарное профилирование, обследование дна с видеосъемкой обнажений (с расстояния 10—20 м) и отбор проб манипулятором подводной лодки. С ледокола «Капитан Драницын» проводился донный пробоотбор драгой (ковшом, который волочится за судном по дну), телегрейфером (захлопывающимся ковшом для забора донных пород) и полуавтономной буровой установкой. Методика
проведения геолого-геофизических исследований в экспедиции «Арктика-2012» подробно описана в нескольких недавно опубликованных статьях [10, 11]. Увлекательную научно-популярную повесть об экспедиции опубликовал ее участник А.А.Кременецкий [12].
Экспедиционные исследования подтвердили наличие коренных выходов скальных пород на поверхности дна океана на крутых склонах, что было задокументировано с помощью видеоаппаратуры [13]. Впервые в Арктике наблюдения производились не с помощью оборудования, погружаемого с дрейфующего судна за борт, а с подводной лодки, свободно маневрирующей в нужном направлении и производящей непосредственное обследование океанского дна. Я принимал участие в экспедиции в составе экипажа субмарины, поэтому мне и моим коллегам удалось увидеть своими глазами, сфотографировать и снять на видеокамеру подводные ландшафты с коренными выступами.
Обнажения встречались на полигонах 0 (плато Т-3), 1 (гора Шамшура), 5 и 6 (гора Трукши-на). Ширина выходов коренных пород варьировала в пределах от 5—10 до 100—200 м. Чаще всего
Дизельный ледокол «Капитан Драницын» и научно-исследовательская подводная лодка, принимавшие участие в экспедиции «Арктика-2012».
http://militaryrussia.ru
180" 160" 140'зд.
180° 160° з-д.
Батиметрическая карта района поднятия Менделеева (http://www.ngdc.noaa. gov/gazetteer/) [2, 3]. Кружками и цифрами показаны полигоны исследований экспедиции «Арктика-2012».
[а
1 м
Фотографии скальных выходов на склонах, выполненные с д, е — на горе Трукшина (полигон 6).
они были вытянуты вдоль некого гипсометрического уровня либо располагались наклонно, пересекая склон под углом к линии горизонта. Горные породы в скальных поверхностях имели различный облик. Встречались породы как массивные, так и слоистые, часто сильно выветрелые, кавернозные, с видимыми трещинами и протяженными разрывными нарушениями.
На полигоне 8 (гора Рогоцкого) скальных выходов в нижней части склона мы не нашли, однако у подножия встречены массивные блоки (до 20 м в поперечнике), выступающие из донных осадков.
[6
борта подводной лодки: а—г — на плато Т-3 (полигон 0);
Возможно, они были перемещены к подножию крупным оползнем с верхней части склона, где, по данным многолучевого эхолотирования, зафиксирован обрывистый уступ. На отдельных полигонах скальные выходы и лежащие неподалеку каменные обломки покрыты железо-марганцевыми корками довольно большой мощности (до нескольких сантиметров).
С борта ледокола «Капитан Драницын» на полигонах 0 и 5 в местах обнаружения выходов скальных пород было выполнено бурение скважин, которые вскрыли вулканические породы [14].
Опускание буровой установки с борта ледокола.
Фото П.В.Реканта
Обломки на склонах и у подножий
Еще в 1960-х годах американские и канадские исследователи района поднятия Менделеева по материалам систематического фотографирования дна указывали на контрастные различия в строении дна впадин и подводных гор [15]. Для впадин были характерны очень редкие каменные обломки на поверхности, для гор — скопления крупных кусков горных пород с разной степенью окатанности.
В экспедиции «Арктика-2012» глубоководные котловины не изучались, обследовались только подводные горы. Тем не менее увеличение количества каменных обломков на склонах и у подножий, а также снижение их числа при удалении от подводных гор наблюдалось и нами.
Но, безусловно, одних только визуальных наблюдений коренных выступов и данных бурения недостаточно для определения источников каменных обломков — драгированных, отобранных грунтовыми трубками и дночерпателями со склонов подводных гор. В отличие от кернов буровых скважин, состоящих из магматических образований, материал из драг был представлен широким спектром осадочных, метаморфических и магма-
тических горных пород. Следует отметить, что на склонах гор как на суше, так и в океане обычно в виде обнажений выступают устойчивые к разрушению магматические породы. Осадочные же, более податливые к размыву, часто перекрыты склоновыми отложениями различной мощности. Поэтому вскрытые всего двумя скважинами вулканические образования не доказывают исключительно магматического происхождения фундамента поднятия Менделеева, как это предполагалось по сейсмическим данным [4].
В экспедиции изучены строение дна Северного Ледовитого океана и особенности распределения каменных обломков по дну в местах как наличия, так и отсутствия выходов коренных пород. Так, в южной части поднятия Менделеева на плоской вершине одной из подводных гор (полигон 3), перекрытой мощной толщей слоистых осадков, встречены каменные обломки различной морфологии, очевидно, принесенные сюда дрейфующими льдами и айсбергами.
Особенно большие скопления каменных обломков отмечались у
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.