ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 2, с. 223-229
= ОКЕАНОЛОГИЯ
УДК 551.89
ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО МОРФОЛИТОГЕНЕЗА НА ШЕЛЬФЕ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ: СЕМЕНОВСКОЕ МЕЛКОВОДЬЕ
("ЗЕМЛЯ ВАСЕМА")
© 2015 г. О. В. Дударев, А. Н. Чаркин, Н. Е. Шахова, И. П. Семилетов, академик РАН В. И. Сергиенко, И. И. Пипко, С. П. Пугач, Д. В. Черных
Поступило 24.11.2014 г.
Б01: 10.7868/80869565215140194
Позднечетвертичная история развития самого широкого в Мировом океане Восточно-Сибирского шельфа (ВСШ) характеризуется рядом крупных событий, оказавших сильное воздействие на состояние природной среды региона. Наиболее существенные изменения произошли во время сартанской регрессии моря (18—16 тыс. лет назад), когда береговая линия сместилась до глубины 100 м окраины современной материковой отмели. На осушенном шельфе в криогенных условиях морфолитогенеза с сухим холодным климатом формировались толщи лессово-ледо-вых (едомных) отложений [1, 2]. Послеледниковая голоценовая трансгрессия моря (начало около 12 тыс. лет назад) привела к затоплению приморских равнин и обособлению их возвышенностей в острова. Так на шельфе появились высокольдистые острова, известные как "Земля Васема", "Земля Санникова", "Земля Андреева" [2, 3]. Согласно кривой гляциоэвстатических колебаний уровня восточно-арктических морей, "Земля Васема" стала островом примерно 8—7 тыс. лет назад. На рубеже 6—5 тыс. лет назад уровень моря стабилизировался и в береговой зоне активизировались процессы тепловой и гидродинамической абразии [4]. Уже к 1815 г. на месте острова существовало только мелководье, названное гидрографами Семеновским с относительно небольшими о-вами Васильевский, Семеновский, но и они к 1950 г. перешли в состояние подводных банок [3].
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток E-mail: dudarev@poi.dvo.ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет University of Alaska, Fairbanks, USA Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток
Цель нашей работы — выявить особенности современного морфолитогенеза на Семеновском мелководье (СМ) — наиболее крупном останце позднеплейстоценового субаэрального рельефа с минимальными глубинами 0.8—1.0 м [1]. В своих современных очертаниях по изобате 10 м мелководье расположено в 130 км к северо-востоку от дельты Лены. Его протяженность 85 км, площадь около 3 тыс. км2. Ранее авторы получили новые данные о современном состоянии банки Диомида — таком же, как СМ, останце позднеплейстоценового субаэрального рельефа, но площадью почти в 330 раз меньше [5]. Подобные исследования крайне важны для понимания факторов, контролирующих темпы деградации субаквальной мерзлоты ВСШ в контексте дестабилизации законсервированных "панцирем" многолетней мерзлоты газовых гидратов [6, 7] и вовлечения органического вещества едомных отложений в современный биогеохимический цикл [8—10]. Наша работа основана на результатах океанографической экспедиции, выполненной в сентябре 2005 г. лабораторией арктических исследований ТОИ ДВО РАН в сотрудничестве с Международным арктическим научным центром Университета Аляски (МАНЦ, Фэрбанкс, США) на малотоннажном судне "Ауга". Для обеспечения безопасности мореплавания в мелководном районе исследований и получения при этом максимума научной информации разрез в 140 км был проложен между склонами банок Семеновская (ст. 111) и Васильевская (ст. 112) по направлению 230° (рис. 1). Подводный рельеф изучали с помощью судового навигационного эхолота "FURUNO". Регистрацию параметров термохалинной структуры водной толщи обеспечивали CTD-зондом "SBE19 plus". Донные осадки отбирали дночерпателем типа Van Veen, взвесь выделяли на фильтры с диаметром пор 0.4 мкм. Аналитические исследования осадочного материала выполняли в лабораториях ТОИ ДВО РАН, МАНЦ [5, 9, 11].
223
7*
130° в.д. 135°
Рис. 1. Положение океанографических станций на разрезе через СМ (изображение в видимом диапазоне спектрорадиометра МОБК от 12 УШ, 2008 г.). 108— 114 — номера станций.
Рельеф дна. Профили верхней части ортогональных склонов СМ (глубины менее 15 м) квази-симметричны относительно друг друга. Северовосточный — слабо выпуклый и более пологий по сравнению с юго-западным перегиб поверхности находится на гипсометрическом уровне 8.8 м. Юго-западный склон имеет большие уклоны и слабовогнутый профиль, а перегиб поверхности здесь заглублен до 7.2 м.
Относительно пологие склоны изрезанного рельефа с перепадами глубин до 0.9—1.3 м, вероятно, отражают серии подводных валов, образующихся в зоне разрушения волнения. Крутые склоны понижений рельефа, скорее всего — последствия экзарационной деятельности торосов. Во время экспедиционных наблюдений лабораторией арктических исследований ТОИ ДВО РАН в 2008—2012 гг. на шельфе восточно-арктических морей обнаружено множество борозд выпахивания днищами и килями торосов [10]. С глубины
15 м склоны начинают выполаживаться и далее плавно переходят в аккумулятивно-эрозионную морскую равнину.
Термохалинная структура вод района наблюдений определялась взаимодействием речных и шельфовых вод. На всем протяжении разреза с юга на север соленость (Б) и температура (Т) поверхностных вод варьировали в диапазонах 12.6— 16.6%о (горизонтальный градиент 0.04%о/км) и 3.4—2.5°С (или 0.01°С/км) соответственно. Слой сезонного скачка солености был заглублен до 15 м — гипсометрического уровня нижней части склона СМ, вследствие чего водная толща на меньших глубинах имела однородную термохалинную структуру. Ниже горизонта 20 м залегали придонные шельфовые воды (Б = 31.6%, Т = 1.9°С), а над равниной южнее мелководья — остаточные воды прошлой зимы с отрицательной температурой (Б = 32.0%, Т = —1.2°С) (рис. 2; табл. 1).
Мобилизация и перенос осадочного материала.
В результате волновой ресуспензии под воздействием северо-восточного ветра более 15 м/с над северной частью СМ сформировалось поле повышенного содержания взвеси. Взвесенесущий поток перемещался в юго-западном направлении со скоростью до 35—50 см/с (данные получены по спутниковым обсервациям дрейфа автономных буйков). В условиях штормового перемешивания такой скорости может быть достаточно для срыва со дна и вовлечения в транспортировку частиц до 0.5—1.0 мм [12]. Усилению донной эрозии способствует и ослабление силы сцепления между частицами за счет повышенного содержания в осадках песчаной фракции (среднее содержание 50.1%). Затухание шторма в дальнейшем привело к прекращению ремобилизации частиц со дна, что отразилось на снижении их содержания в водной толще от 26.3 мг/л на севере мелководья до 10.0 мг/л на юге. По этой же причине вблизи Васильевской банки содержание взвеси уменьшилось еще вдвое (до 4—5 мг/л). Данные по литоло-гической структуре осадков указывают на относительный дефицит тонкозернистого материала в этом районе. Доля пелитовой фракции в осадках
Таблица 1. Изменчивость величин термохалинных характеристик на разрезе через СМ
Параметры Южный склон и подножье Семеновское мелководье Северный склон и подножье
Станция 114 113 112 111 110 109 108
Глубина, м 25 9 7 7 10 17 27
Соленость, %% 12.6/32.0* 13.3/13.7 13.5/13.5 13.3/13.3 13.1/13.1 14.4/15.2 16.5/31.6
Температура, °С 3.4/—1.2 3.2/3.2 3.1/3.1 3.0/3.0 3.0/3.0 3.2/3.0 2.5/1.9
Содержание взвеси, мг/л 3.5/6.5 4.1/6.9 3.6/4.5 12.6/22.0 18.0/26.3 8.8/8.7 1.6/8.4
Примечание. * поверхностный/придонный горизонты.
0
2 5
2 10 я
15
^
20
25 100
яй^ 80 Я^ _т
йКв (-¡л
«&Я 60
Й ОЯ
40
О^й 1(1 0
Рис. 2. Пространственная изменчивость распределения на разрезе: (а) — солености и вертикальной соленостной стратификации (1 — умеренно стратифицированные, 2 — перемешанные воды), (б) — температуры водной толщи, (в) — содержания (%) осадкообразующих фракций.
банки в среднем 3.4%, тогда как песчаной до 69.1% (рис. 2, 3; табл. 1, 2).
За пределами СМ содержание взвеси в поверхностных водах не превышало 1.6—2.9 с тенденцией увеличения ко дну до 6.5—8.7 мг/л (рис. 2а, б, 3а; табл. 1). При наличии плотностной стратификации (характерной для подверженной сильному влиянию речного стока значительной части акватории ВСШ [9, 10, 13]), ограничивающей вертикальный водообмен, придонный максимум взве-
си мог сформироваться вследствие кратковременного разрушения пикноклина, что возможно во время штормов. Интенсивное волновое перемешивание также способно привести к эффективной вентиляции вод и дополнительному прогреву системы "придонная вода—донные осадки". Это обстоятельство крайне важно для понимания факторов, ответственных за термическое состояние донных осадков и глубины залегания кровли подводной мерзлоты, что в свою оче-
Таблица 2. Литологическая структура донных осадков на разрезе через СМ
Район Глубина, м Содержание фракций, % Литологический тип осадка
1-0.1 мм 0.1-0.01 мм <0.01 мм
Склон Васильевской банки 7-9 69.1 27.5 3.4 Мелкозернистый песок
Средняя часть мелководья 7 43.5 47.0 9.5 Миктит алевритовый
Склон Семеновской банки 10 37.9 56.9 5.2 Алеврит песчаный
Подножье мелководья 17 15.2 67.8 17.0 Алеврит пелитовый
Аккумулятивная равнина к северу 27 4.2 28.6 67.2 Пелит алевритовый
от мелководья
Аккумулятивная равнина к югу 25 0.0 6.5 93.5 Пелит
от мелководья
Банка Банка
Семеновская Васильевская (а)
Рис. 3. Изменчивость некоторых характеристик взвеси на разрезе через СМ: (а) — содержание взвеси, мг/л: 1 - <5, 2 - 5-10, 3 - 10-15, 4 - 15-20, 5 - >20; (б) - содержание С во взвеси, %: 1 - <1, 2 - 1-1.5, 3 - 1.5-2.0, 4 - >2.0; (в) - величина 513С, %: 1 - <-27.5, 2 - -27.5...-27.0, 3 - -27.0...-26.5, 4 - -26.5...-26.0, 5 - >-26; (г) - С/К: 1 -<8, 2 - 8-9, 3 - 9-10, 4 - 10-11, 5 - >11; (д) - вклад Сорг терригенного генезиса в его суммарный пул, %: 1 - 70-80, 2 - 80-90, 3 - 90-99, 4 - 100.
редь критично для дестабилизации нижезалегаю-щих гидратов [6, 7].
Литологическая структура донных осадков (типизация на основе классификации [14]) на разрезе отражает характер морфолитогенеза на различных гипсометрических уровнях. Пелитовые илы (глубина 25 м) вскрыты на поверхности
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.