ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 4, с. 380-386
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 551.465,551.463.8
О СТОКЕ ПРИДОННЫХ ВОД СЕВЕРНОГО КАСПИЯ ПО ПАЛЕОКАНАЛАМ В ДЕРБЕНТСКУЮ КОТЛОВИНУ1
© 2015 г. А. К. Амбросимов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 11997Москва, Нахимовский просп., 36 E-mail: ambrosimov@ocean.ru Поступила в редакцию 02.06.2014 г.
По данным сейсмоакустической съемки палеоканала, открытого на северо-западном склоне Дербентской котловины, и результатам наблюдений за течением на дне этого канала показано, что по палеоруслу осуществляется сброс холодных вод Северного Каспия в Дербентскую котловину, минуя транзит вдоль западного побережья Среднего Каспия. Предварительные оценки показывают, что сброс воды по каналу в придонную область моря составляет ~12 км3 в год.
Ключевые слова: Каспийское море, сейсмопрофилирование, палеорусло, дно моря, современные и погребенные каньоны, простирание, геологическое строение, притопленные буйковые станции, измерители течений, придонные течения.
DOI: 10.7868/S0321059615040021
ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЙ
В 2010 г. в 35-м рейсе НИС "Рифт" было выполнено сейсмопрофилирование одного из па-леорусел Волги, обнаруженного ранее в экспедициях Института океанологии им. П.П. Ширшова (ИО) РАН на северо-западном свале глубин Среднего Каспия. Наблюдения показали, что палеорусло не заилено, промывается и является действующим.
Для определения простирания палеорусла и его физико-геологических характеристик были выполнены сейсмоакустические поперечные разрезы палеоканала по галсам по направлению с северо-востока на юго-запад с помощью высокоразрешающих профилографа SES-2000 от изобаты 90 м до выхода русла в глубоководную часть Дербентской котловины на глубине 425 м (рис. 1). Акустический профилограф "SES-2000 standard" (компания "Innomar Technologie GmbH", Росток, Германия) состоит из трех основных элементов: крепящейся к борту судна приемно-излучающей параметрической антенны, бортовой рабочей станции и бортового блока-компенсатора качки MRU-H. Высокочастотный (100 кГц) канал используется как эхолот для батиметрической съемки. Низкочастотный (4—15 кГц) канал служит для
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (про-
ект № 14-27-00114).
зондирования донных отложений. Гидрофизические наблюдения выполнялись с помощью постановок на дне палеоканьона притопленных буйковых станций (ПБС), а также CTD- и ADCP-зонди-рований во время постановок и снятия ПБС [1, 2, 3].
Начальные размеры полигона по изучению па-леорусла на дне Каспийского моря на северо-западном склоне Дербентской котловины составляли 5 х 20 км2 (рис. 2). Из 101 галса запланированных с шагом 200 м было выполнено 85. Съемка на первых галсах полигона, начиная с изобаты 90 м, проводилась с пропуском одного или двух намеченных галсов из-за высокой повторяемости информации на сейсмоакустиче-ских профилях. Перепад глубин во время съемки на полигоне составил от 90 до 425 м. В связи с большим научным интересом к простиранию современного палеорусла площадь сейсмопрофи-лирования была увеличена до 5 х 45 км2 до выхода русла в Дербентскую котловину. В мелководной части моря палеорусло было исследовано галсами длинами 5 км и расстояниями между галсами 200 м, а в глубоководной — галсами длинами 5 и 2 км — между галсами (рис. 1). Все сейсмические разрезы по галсам на полигоне представлены по направлению с северо-востока на юго-запад. Более подробно материал представлен в [4].
Рис. 1. Трехмерное изображение палеоканьона Волги со схемой галсов сейсмопрофилирования. Цифры на рисунке — условные размеры полигона и глубина, м (35-й рейс НИС "Рифт", Каспийском море, 05—07.06.2010).
Рис. 2. Фрагмент северной части палеоканала (шкала отражает заглубление палеоканала по мере его простирания по склону в глубь Дербентской котловины).
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ
По данным измерений, глубина каньона изменяется от 30 до 90 м относительно дна моря, а ширина — от 1 до 2 км. Положение палеорусла характеризуется множеством поворотов от юго-восточ-
ного до юго-западного направления. Из-за ограниченного времени экспедиции сейсмопро-филирование палеорусла на глубинах моря <90 м не проводилось. Палеорусло представляет собой современный каньон, который простирается по
дуге с юго-запада на юго-восток. На юго-западе на территории полигона появляется современный каньон. На 30-м галсе (рис. 3) на левом северо-восточном склоне каньона видно три неглубоких эрозионных вреза. Это малая эрозионная сеть (отвершки или притоки), из которой на следующем галсе на левом склоне каньона сформирован уже более крупный врез. На других галсах в результате слияния с главным каньоном палеоканал увеличивается в размерах и имеет тенденцию смещения к северо-восточной границе полигона. На рис. 4 представлен его характерный поперечный разрез. Ширина поперечного разреза палеканьо-на Волги на глубине моря 215 м составила ~2 км, и глубина относительно дна ~60—80 м. На глубине моря ~425 м палеорусло широким конусом выноса осадочного материала выходит в глубоководную часть Дербентской котловины.
На разрезах в осадочной толще почти повсеместно наблюдаются погребенные каньоны, в основном ^образной формы, различные по мощности и простиранию и погребенные конусы выноса. Последние чаще всего представлены осадочными телами линзовидной формы с акустически прозрачными и хаотично отражающими границами. Реликтовые эрозионные врезы — погребенные каньоны на профилях, они чаще всего приурочены к современным каньонам. На некоторых разрезах можно проследить преобразование каньона классической ^образной формы в каньон с плоским широким дном. Погребенные каньоны маркируются неглубоким — на 2—3 м и шириной <1 км понижением в рельефе дна. Видимая мощность осадков заполнения каньонов достигает ~50 м.
На большинстве разрезов правый борт каньона выше левого. При транзите по каньонам наносов в виде суспензионно-мутьевых потоков легкие фракции отклоняются силой Кориолиса
вправо и вверх, местами формируя прирусловой вал. Аккумулятивные террасы на левом склоне каньона могут быть связаны с поворотом русла каньона, когда поток наносов замедляется у левого борта и вызывает отложение более тяжелых фракций переносимого взвешенного вещества. Проникновение акустического сигнала в грунт на сейсмоакустических разрезах, по данным спарке-ра и профилографа 8Б8-2000, составило 70 и 20 м соответственно [1, 4].
Для распределения взвеси в верхнем перемешанном слое в водной толще в северо-западной части Среднего Каспия характерны высокие концентрации, которые затем постепенно снижаются и под слоем скачка становятся незначительными. На дне каньона, по результатам анализа проб воды и данным зонда БВБ19+, наблюдается увеличение мутности более чем в два раза по сравнению с верхним слоем моря (рис. 5а), что указывает на значительный перенос взвешенного материала по руслу палеоканала. Большие размеры палеканьона на дне Каспийского моря показывают, что своим происхождением палеоканал, скорее всего, обязан таянию льдов в ледниковый период [4, 5].
Анализ осадков со дна каньона, полученных с помощью дночерпателя в районе постановки ПБС, показал, что это сильно разжиженный глинистый ил серого цвета. Содержание тонкого алеврита составляет 35—40, крупного алеврита 5— 10 и глинистой примеси 40—45%.
Гидрофизические наблюдения в палеоканале выполнялись с 2009 по 2012 г. в четырех экспедициях НИС "Рифт". В 2009 г. в 32-м рейсе НИС "Рифт" в каньоне палеорусла на глубине 415 м была установлена ПБС с измерителем течений "Поток-М" в 7 м от дна каньона. Глубина палео-русла относительно левого и правого бортов каньона составляла 60 и 80 м соответственно [5]. От-
Рис. 4. Поперечный разрез палеорусла Волги на глубине 215 м с аккумулятивной террасой на восточном борту каньона (06.06.2010).
личительная особенность движения водных масс у дна каньона в течение шести месяцев с сентября по март 2010 г., по данным измерителя течений "Поток-М" (рис. 6), — это однонаправленность течения под углом 201° со средней скоростью 2.7 см/с. В летний сезон максимальная скорость
течения в палеорусле достигала 13, а в зимний 32 см/с.
На дне палеорусла летом (в сезон ослабления течений) наблюдалось течение в юго-западном и западном, зимой — строго в юго-западном направлении. При этом, по данным зондирований
Мутность, ЕМФ 0.4 0.8 1.2
1.6
2.0
Флуоресценция, мг/л
0 1 0.5 1.0 1.5 2.0 1 1 1 1 2.5 |
0 1 40 80 120 1 1 1 160O2, %
Обратное рассеяние звука, дБ
0 20 40 60 80 100
1_I_I_I_I_I
Скорость течения, см/с 0 20 40 60
80 _I
Направление течения, град
I—I—I—I—I—I—I—г
0
100
200
300
400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 O2, ppm
180 I_
90
90
_I_
180
100
200
300
-400 L
4 | 8 12 16 Температура, °C 1 1 1 20 | -40 -20 0 20 40 Зональная компонента скорости течения, см/с 11111
10.0 10.4 10.8 11.2 Соленость, епс 11.6 -40 -20 0 20 40 Меридиональная компонента скорости течения, см/с 11111
5 6 7 8 9 Условная плотность, кг/м3 10 -40 -20 0 20 40 Вертикальная составляющая скорости течения, см/с
Рис. 5. Профиль СТВ-зондирования (слева) и течения (справа) над палеоруслом и в палеорусле 25 мая 2012 г. по данным СТВ-зонда "Ыгопаи!;" и акустического профилографа течений АВСР-150.
0
0
ADCP, скорость течения у дна палеоканала выше, чем на дне моря.
Измерение вертикального профиля течений над палеоканьоном, проведенное с помощью акустического доплеровского измерителя течений WH ADCP RDI Quartermaster 150 кГц в летний сезон, показало переслоенность течений над палео-руслом. Так, по данным наблюдений 14 сентября 2009 г., в верхнем однородном слое течение со скоростью 10—20 см/с было направлено на север и северо-восток, под термоклином на глубине от 50 до 150 м скорость течения восточного направления была небольшой — всего 2—3 см/с, ниже — на глубине 200 м течение развернулось на юг со скоростью 5—7 см/с. С глубины 250 м течение вновь изменило направление на западное, а с
300 м до дна моря — на юго-восточное. На дне па-леоканьона скорость течения усилилась до 10 см/с в юго-западном направлении — в направлении простирания палеорусла в э
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.