ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 457, № 2, с. 226-229
= ГЕОГРАФИЯ =
УДК 551.89
НОВЫЕ ДАННЫЕ О СУБАЭРАЛЬНОМ ПОЛИГОНАЛЬНО-ВАЛИКОВОМ РЕЛЬЕФЕ И ФАКТОРАХ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИЮ
И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НА ВОСТОЧНО-СИБИРСКОМ ШЕЛЬФЕ
© 2014 г. О. В. Дударев, А. Н. Чаркин, Н. Н. Дмитревский, Р. А. Ананьев, А. А. Мелузов, А. Г. Росляков, академик В. И. Сергиенко, член-корреспондент РАН Л. И. Лобковский,
Н. Е. Шахова, И. П. Семилетов
Поступило 13.03.2014 г.
Б01: 10.7868/80869565214200201
Обширный и выположенный Восточно-Арктический шельф полностью осушался в сартанскую эпоху позднеплейстоценовой регрессии примерно 25—18 тыс. лет назад. В условиях очень холодного и сухого климата это событие сопровождалось формированием толщ многолетнемерзлых отложений. Подобные криогенные образования и связанные с ними морфоскульптуры достаточно хорошо изучены на суше, в отличие от затопленных участков приморских низменностей [1, 3, 5, 11]. К настоящему времени есть предположения о частичном изменении их рельефа под воздействием волновых процессов, базирующиеся на результатах эхолотного промера [2]. Очевидно, что при дефиците натурных данных проблема выяснения сегодняшнего состояния подводных реликтов до сих пор остается дискуссионной, и получение любой новой информации вносит определенный вклад в познание эволюции природной среды Арктического шельфа. Ранее такие сведения авторы получили для нескольких останцов позднеплейстоценовой едомной равнины, а ныне — подводных банок Восточно-Сибирского шельфа [8].
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук, Москва Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Президиум Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток International Arctic Research Center, University of Alasua, Fairbanks, USA
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Цель нашей работы — выявление особенностей трансформации и современного состояния различных форм реликтового субаэрального рельефа на Восточно-Сибирском шельфе. В основу положены результаты комплекса междисциплинарных исследований в сентябре 2012 г. с борта НИС "Виктор Буйницкий". Для получения изображений поверхности дна в форматах 2D, 3D применяли гидролокатор интерферометрический бокового обзора "Гидра". Пробоотбор донных осадков осуществляли дночерпателем типа Van Veen и вибрационной трубкой "Seabed SVC 500". Регистрацию термохалинной структуры водной толщи обеспечивали CTD-зонды "SBE19 plus" или "SBE19 plus V2", поля течений — зонды INFINITY [7, 8]. При интерпретации результатов использовали данные семи предыдущих океанографических экспедиций лаборатории арктических исследований ТОИ ДВО РАН за период 1999-2011 гг.
На рис. 1 представлено полученное гидролокатором изображение фрагмента дна в юго-восточной части моря Лаптевых. Участок со сторонами примерно 45 х 45 м расположен на глубине около 15 м. Снимок демонстрирует множество выпуклых форм в виде полигонов, предположительно образовавшихся при выдавливании отложений растущей ледяной жилой в нижележащей мерзлой породе [11]. Клумбовидные (тетрагональные) по очертаниям полигоны размером около 5-15 м и высотой относительно днища ложбин протаива-ния до 1 м. Сравнивая рис. 1б и 1в, приходим к выводу о сходстве морфоскульптуры поверхности дна с рельефом современной поймы озерно-ал-лювиальных приморских низменностей Восточной Арктики, например на п-ове Широкостан, всего в 50 км к юго-востоку от района работ (рис. 1а). Возможные причины феномена сохранности зафиксированных подводных морфос-кульптур могут состоять в следующем.
НОВЫЕ ДАННЫЕ О СУБАЭРАЛЬНОМ ПОЛИГОНАЛЬНО-ВАЛИКОВОМ РЕЛЬЕФЕ
227
136° 138° 140
[а ^^
Рис. 1. Район исследований и изображения рельефа. а: 1 — положение точки, для которой получено гидролокационное изображение; 2 — станции комплексных исследований; б — гидролокационное изображение поверхности дна; в — аэроснимок участка приморской низменности вблизи района исследований (фото М.Н. Григорьева).
В безледный период акватория юго-восточной части моря Лаптевых подвержена тепловому и распресняющему влиянию стока рек Лена, Яна, вследствие чего водная толща умеренно стратифицирована (величина безразмерного показателя Хансена—Раттри 0.1—0.6), а ее вертикальная тер-мохалинная структура устойчива к волновому перемешиванию. Слой сезонного скачка температуры и солености — термохалинный слой (ТХС) в районе работ заглублен до горизонта 11—14 м и находится в нескольких метрах от дна. Вертикальные градиенты солености до 2.6—4.9%о/м, температуры — 4.7°С/м. Ослабление вертикального тепломассообмена на этом фоне проявляется в снижении температуры под ТХС на 1°С и в увеличении солености на 6% в сравнении с поверхностными водами (рис. 2). Вследствие существования вертикальной плотностной стратификации содержание взвеси ниже ТХС уменьшается в среднем в 4 раза. Ослабевают интенсивность воздействия штормового волнения и соответственно деформация и эрозия поверхности дна, что подтверждается литодинамическими расчетами по известным алгоритмам [9]. Отметим, что в нескольких десятках километров восточнее района работ, в более мелководном прол. Дмитрия Лаптева, отсутствие вертикальной стратификации способствует вовлечению в волновое перемешивание толщи вод до дна. Поэтому подводная криоли-тозона здесь испытывает негативное гидродинамическое и тепловое воздействия [7, 8, 13, 14].
В точке гидролокации дна виброкорером вскрыта стратифицированная по текстурно-структурным признакам толща отложений в 181 см, преимущественно алевритово-пелитово-го состава (рис. 3). Поверхностные слои до глубины 41 см уплотненные и пластичные, что может быть отражением сезонных диагенетических пре-
образований. Зимний температурный минимум воды у дна —1.6°С при среднегодовом показателе —0.5°С и летнем максимуме 3.5°С. Материковый сток уменьшает соленость придонных вод до 18 летом и 26% подо льдом. Состав основных макрокомпонентов поровых вод поверхностных отложений соответствует придонной воде и указывает на слабую засоленность [10]. Отложения буро-бежевых оттенков, не устойчивых по вертикали вследствие различий условий окислительно-восстановительного диагенеза. Так, с поверхности отложения перекрыты бурой пленкой гелей гидроксидов, вероятно железа и марганца, в интервале 0—20 см отложения светло-бурые за счет диффузии в поровые воды восстановленных гидроксидов этих металлов до соединений Ре(П), Мп(11), а ниже светло-бежевые. С горизонта 41 см вновь отмечено уплотнение, а цветовая гамма от светло-серой до коричневато-серой с сизоватым оттенком. Появляются признаки озерно-болот-ных условий осадконакопления: прослои намыв-
<3
X К
110
Г12 14 16
¿5
2 4 6 8
2.7 2.9 3.1
—I-1-1—
Температура, Т (°С) 3.3 3.5 3.7 3.9
—I-1-1-1
17
19 21
23 25 27
Соленость, (%)
Рис. 2. Вертикальная термохалинная структура вод района работ.
228
ДУДАРЕВ и др.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 см Рис. 3 Литологические особенности приповерхностной толщи отложений района работ.
ного торфа, перемешанного с минеральными песчаными алевритами. При первичном описании керна в судовых условиях обнаружено, что светло-бежевые прослойки в интервале 41—61 см изменялись до голубовато-синих в течение нескольких часов. Такая реакция характерна для минералов группы вивианита, образующихся исключительно в восстановительных условиях диагенеза (включая заболоченные арктические равнины), но трансформирующих свой цвет в аэробной обстановке при быстром окислении Fe(II), Fe(III) [4].
Можно предполагать, что толща 0—41 см сформировалась в прибрежно-морских условиях криолитоморфогенеза, а их подстилающая — в континентальных. Изменение обстановок, вероятно, отражает начало затопления района работ трансгрессивными водами в период голоценово-го термического максимума. На основании анализа гляциоэвстатической кривой палеоуровня для восточно-арктических морей [6] это событие могло произойти около 8 тыс. лет назад. Последующие примерно 3 тыс. лет район находился в асе-диментогенной области волнового воздействия, где многолетнемерзлые отложения превращались в безльдистые толщи и размывались. По нашим оценкам, в течение данного времени береговая линия перемещалась в глубь суши со средней скоростью 17 м/год. Сравнивая с этим показателем осредненные темпы трансгрессии около 5 мм/год, приходим к выводу о доминирующей роли береговой термоабразии в продвижении моря в глубь континента. Этот вывод согласуется с представлениями А.В. Гаврилова, Н.Н. Романовского, Х.-В. Хуббертена [3]. Природные условия приблизились к современным, а район работ оказался в области ограниченного волнового воздействия на дно около 5 тыс лет назад. Расчеты показывают, что среднемноголетние темпы накопления толщи в 41 см в условиях преимущественно гравитационной седиментации были крайне невысокими — около 0.1 мм/год.
Как видно, диагенетические преобразования могли вызвать уплотнение, усиление пластичности и связности структуры поверхностной толщи отложений, чем, возможно, и обусловлена ее
устойчивость к донной эрозии в этом районе моря. Не исключается возможность влияния на уплотнение и усиление пластичности агрегации коллоидов металлов при участии глинистых частиц и органического вещества [15]. Расчетное сопротивление отложений с подобными физико-механическими характеристиками сдвигу а может достигать 1—2 Н/см2, а размывающая скорость превышать 100 см/с. При указанных значениях в движение способны вовлекаться даже гру-бообломочные литологические разности [9, 12]. Однако столь высокие придонные скорости не характерны для юго-восточной части моря Лаптевых [7, 8].
Выводы. В масштабе последних тысячелетий субаэральный рельеф во время голоценовой трансгрессии подвергался волновому воздействию на дно относительно кратковременный период. Предполагая относительно стабильные и близкие к современным условия криолитомор-фогенеза последние около 5 тыс. лет после завершения трансгрессии, можно говорить об ослаблении волновой
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.