Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений

Лукашин, Вячеслав Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П. ШИРШОВА

На правах рукописи

ЛУКАШИН Вячеслав Николаевич

СЕДИМЕНТАЦИЯ НА КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ СКЛОНАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ КОНТУРНЫХ ТЕЧЕНИЙ (НОРВЕЖСКОЕ МОРЕ, СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ

АТЛАНТИКА)

25.00.28 - Океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Институте океанологии им. П.П.Ширшова Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук,

старший научный сотрудник Ю.Н.Гурский

(Геологический факультет МГУ)

Доктор геолого-минералогических наук,

главный научный сотрудник А.Е.Рыбалко

(НПП СЕВМОРГЕО)

Доктор геолого-минералогических наук,

главный научный сотрудник В.Н.Свальнов

(Институт океанологии РАН)

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана ВНИИОкеангеология

Защита состоится "/5" "среЛ>рОугЛ~ 2006 г. в часов на заседании диссертационного совета Д002.239.02 при Институте океанологии им. П.П.Ширшова РАН по адресу 117897, Москва, Нахимовский проспект, 36 Факс: (095) 124-59-83

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН

Автореферат разослан "УЗ "ЯМ'б&^А^ 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук .Г.Панфилова

ВВЕДЕНИЕ

Для нормальной океанской седиментации закономерно осадко-накопление по схеме "частица за частицей", а скорости накопления осадков и их состав зависят от климатических условий, удаленности от континентов, от глубины места отложения осадков и его тектонических особенностей [Лисицын, 1978].

Закономерная картина "нормальной" океанской седиментации нарушается на континентальных склонах и их подножьях. Здесь главная роль в осадконакоплении переходит к гравитационным силам, когда массы осадков, накопившихся на бровке шельфа и верхнем склоне, под действием силы тяжести сносятся вниз по склону в виде гигантских оползней и мутьевых потоков. Эти огромные массы осадочного материала отлагаются у материкового подножья, создавая мощные осадочные толщи. Отложенные осадки перераспределяются под влиянием глубинных контурных течений, которые формируются в полярных зонах Мирового океана, являясь компенсационными потоками "глобального конвейера", определяющего перераспределение тепловой энергии в Мировом океане.

Многочисленные данные показывают, что вдольсклоновые глубинные течения сопровождаются нефелоидным слоем, характеризующимся высоким содержанием взвешенных частиц. Они могут переносить огромные массы осадочного материала на большие расстояния, а при уменьшении скоростей осаждать их на дно, формируя специфические осадочные отложения - контуриты. Контуриты широко распространены во всех океанах.

Имеющиеся в литературе сведения представлены многочисленными работами по исследованию процессов взаимодействия донных течений с океанским дном. Это, в основном, работы по отдельным компонентам системы. Комплексных же исследований практически нет. Это обстоятельство, а также имеющийся значительный материал по всем компонентам системы седиментации в зоне влияния контурных течений, собранный одновременно в одном месте, побудило автора взяться за разработку предложенной темы.

ронних комплексных исследований современных условий и процессов седиментации для таких отложений практически не проводилось. Поэтому изучение процессов формирования океанских донных осадков в условиях интенсивных придонных контурных течений в нижних частях и подножьях континентальных склонов в настоящее время является одной из ключевых проблем океанской се-диментологии.

Выбор районов исследования определялся трагическими событиями, и исследования выполнялись в экспедициях, изучавших условия залегания на дне погибших судов. В Норвежском море с борта НИС "Академик Мстислав Келдыш" и с помощью ГОА "Мир" проводились экологические и подводно-технические работы на европейском континентальном склоне вблизи о-ва Медвежий в районе гибели атомной подводной лодки "Комсомолец" в апреле 1989 г. - полигон "Комсомолец". К моменту начала систематических исследований было известно, что подводная лодка лежит в северной части конуса выноса Медвежинского желоба, была известна структура осадочного покрова и скорости седиментации [Vogt, 1986; Richardsen et al, 1991; Paetsch et al., 1992 и др.]. Однако основные компоненты осадочной системы — течения, нефелоидный слой, взвешенное вещество, его латеральные и вертикальные потоки - здесь изучены не были.

В Северо-западной Атлантике исследования проводились в районе гибели суперлайнера "Титаник" в апреле 1912 г. - полигон "Титаник". Для научных геологических работ в этом районе была подготовлена программа, акцентированная на седиментологических исследованиях. Она включала подробную съемку рельефа, детальное исследование гидрофизических характеристик морской воды, нефелоидного слоя, исследование концентраций и состава взвеси, потоков осаждающегося вещества, всестороннее исследование донных осадков.

До наших работ здесь имелись сведения о характере рельефа, осадочного покрова на североамериканском континентальном склоне, а также косвенные данные о течениях (по характеру микрорельефа на поверхности осадков и по сносу ГОА "Alvin") [Piper, 1975; Ryan, 1986; Alam, 1987; Uchupi et al., 1988; Savoye et al., 1990 и др.]. Детальных же исследований компонентов седиментационной системы здесь также не проводилось.

Целью работы является сравнительное комплексное системное исследование условий и процессов седиментации в районах действия контурных течений на континентальных склонах Европы (полигон "Комсомолец") и Северной Америки (полигон "Титаник").

Основные задачи:

1) описание рельефа дна на исследованных полигонах;

2) определение характеристик контурных течений;

3) исследование распределения взвеси с выделением нефелоид-ного слоя, определение его характеристик - запаса взвеси в нефело-идном слое, латерального потока вещества в нефелоидном слое;

4) исследование взвешенного вещества в нефелоидном слое - его химического состава и сравнение с взвесью вышележащих слоев и с донными осадками;

5) определение потоков осадочного вещества из нефелоидного слоя на дно, вещественного, минерального и химического состава осаждающегося вещества, сравнение с взвесью и донными осадками;

6) описание характера осадков и их распределения, минерального и химического состава, определение абсолютных масс;

7) выяснение зависимости между латеральными потоками взвеси и потоками осадочного материала на дно;

8) сравнение вертикальных потоков осадочного материала и абсолютных масс осадков в голоцене.

Научная новизна

1. Впервые системно изучен процесс седиментации на континентальных склонах в зоне влияния контурных течений. Получены уникальные данные с помощью СТО- и нефелометрического зондирования с одновременным отбором взвеси, проводимого в процессе экспозиции притопленных буйковых станций с измерителями течений и седиментационными ловушками. Эти данные показали, что нефелоидный слой является и средством латерального переноса вещества, и источником осадочного материала для донных осадков (близость химического и минерального состава взвеси и верхнего слоя донных осадков), а также позволили определить латеральные и вертикальные потоки осадочного вещества в нефелоидном слое и установить их взаимосвязь.

2. В результате проведенного исследования выявлен на полигоне "Титаник" контурит, образующийся в настоящее время, и определены условия его формирования (запас взвеси в нефелоидном слое, скорости и направление течений, латеральные потоки, вертикальные потоки).

Практическое значение работы

1. Полученные результаты показывают, при каких условиях могут формироваться крупные осадочные толщи в нижней части континентального склона и у его подножья, что очень важно при поисках возможных источников углеводородного сырья.

2. Результаты работы могут быть использованы для палеоре-конструкций при изучении древних осадочных толщ.

3. Предложенный комплекс исследований безусловно нужно использовать при прогнозе распространения вредных веществ (радиоактивные загрязнения, тяжелые металлы и др.) при морских экологических катастрофах.

Защищаемые положения

1. В обоих районах исследования процессы седиментации контролируются рельефом дна, характером течений и количеством взвеси в нефелоидном слое, определяющими латеральные и вертикальные потоки осадочного вещества.

2. Нефелоидный слой является аккумулятором взвешенного вещества и одновременно источником осадочного материала для донных осадков.

3. Нефелоидный слой является зоной транзита осадочного материала.

4. Латеральный поток осадочного материала, определяемый массой (запасом) взвеси в нефелоидном слое и скоростью ее переноса и осаждения, является основным фактором, контролирующим потоки осадочного вещества на дно. Вертикальный поток осадочного вещества зависит от латерального потока.

5. Главным механизмом осаждения вещества из нефелоидного слоя является биоседиментация.

6. Современные условия седиментации на полигонах определяют характер отложений: на полигоне "Комсомолец" происходит нормальная для региона седиментация, на полигоне "Титаник" в голоцене формируется контурит, а также образовалась зона перерыва в осадконакоплении.

Фактический материал и личный вклад соискателя. Материал для проведения исследования был получен в 6 экспедициях НИС "Академик Мстислав Келдыш" на полигоне "Комсомолец" и в 8 экспедициях на полигоне "Титаник". На каждом полигоне были получены данные по рельефу дна, структуре придонных вод, течениям, взвеси, вертикальным потокам вещества, донным осадкам. Данные и материал по мобильным характеристикам системы собирался одновременно на притопленных буйковых станциях, а также посредством многократного зондирования водной толщи с отбором проб на взвесь во время экспозиции буйковых станций.

Автор принимал участие практически во всех экспедициях в районы исследования. Он руководил геологическим отрядом, планировал исследования на каждый рейс, выбирал места постановки станций с седиментационными ловушками и измерителями течений, принимал участие в постановке и подъеме станций, а также в обработке полученного материала. Автор принимал непосредственное участие в геоморфологических и гидрофизических работах, отборе

проб осадков и взвеси и их обработке. Кроме того, автор модернизировал конструкцию малой седиментационной ловушки и разрабатывал конструкцию автоматической 12-стаканной седиментационной ловушки для годового исследования вертикальных потоков вещества [Русаков, Лукашин, Москалев, 1998 (Патент)].

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 20 работ в рецензируемых журналах и книгах (Доклады Академии наук, Геохимия, Океанология, книги издательства "Наука"). Материалы диссертации докладывались на 11 Международной школе морской геологии в 1994 г., на Международном конгрессе PACON 99 в 1999 г., на Третьем международном совещании по взаимодействию суши с океаном в Российской Арктике (LOIRA) в 2000 г., XV и XVI Международных школах морской геологии в 2003 и 2005 гг. Кроме того, материал по диссертации и диссертация в целом докладывалась на коллоквиуме Лаборатории физико-геологических исследований и на Ученом совете геологического направления ИОРАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержащего основные выводы. Общий объем работы составляет 261 страницу, содержит 42 таблицы и 72 рисунка. Список литературы включает 248 наименований, из них 178 работ опубликованы в зарубежных изданиях.

Работа выполнена в Лаборатории физико-геологических исследований Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН.

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность за возможность получения необходимого материала и помощь в сборе и обработке постоянному начальнику экспедиций на НИС "Академик Мстислав Келдыш" профессору А.М.Сагалевичу, команде судна, начальникам и членам научных отрядов - д.г.-м.н. Е.Г.Гур-вичу, к.г.н. А.Д.Щербинину, В.Ю.Гордееву, к.г.н. Д.Л. Алейнику, к.х.н. А.Б.Исаевой, к.г.-м.н. В.И. Пересыпкину, к.т.н. Т.А.Дозоро-ву, к.г.-м.н. В.Ю.Русакову, Л.А.Гайворонской, к.г.-м.н. В.П.Шевченко и многим другим. Неоценимую помощь в просмотре осадочного материала из многочисленных седиментационных ловушек оказали академик РАН М.Е.Виноградов, к.б.н. Е.Г.Арашкевич, к.б.н. Г.М.Виноградов, к.б.н. Э.И.Мусаева, за что автор искренне благодарит их. Особую признательность хотелось бы выразить профессору Ю.А.Богданову, академику РАН А.П.Лисицыну, д.ф.-м.н. В.И.Бышеву за ценные советы, полученные в процессе написания диссертации.

ГЛАВА I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на двух полигонах. На полигоне "Комсомолец" в Норвежском море работы проводились в 1989 г. и ежегодно с 1991 по 1995 г. (18, 21, 24, 28,31, 33, 36 рейсы НИС "Академик Мстислав Келдыш"). На полигоне "Титаник", в Северо-западной Атлантике, работы начались в 1991 г. и затем продолжились с 1995 по 2003 г. (23, 37, 41-44, 46, 47 и 49 рейсы НИС "Академик Мстислав Келдыш").

Геологические работы включали в себя составление батиметрических карт полигонов, опробование дна разного рода пробоотборниками, а также зондирование придонного слоя водной толщи и отбор воды на взвесь комплексом Розетт, оборудованным СТО-зондом, нефелометром и серией батометров. Вместе с тем, проводилась постановка притопленных буйковых станций с седиментационными ловушками и измерителями течений для исследования вертикальных потоков осадочного материала и скоростей и направлений течений. Для отбора образцов осадков, придонной воды, установки и снятия станций с седиментационными ловушками и измерителями течений, а также фотографирования дна использовались глубоководные обитаемые аппараты "Мир". Кроме того, использовались опубликованные данные гидрофизического (на полигоне "Комсомолец") и биологических (на обоих полигонах) отрядов по структуре водной толщи, скоростям придонных течений, первичной продукции, структуре планктонного сообщества в толще воды и бентоса.

Такие работы были необходимы для определения современных параметров седиментационной системы в районах исследования. В таблице 1 представлен объем полученного в экспедициях материала, на котором основано настоящее исследование.

Таблица 1. Объем полученного в экспедициях материала

Вид полученных проб и определений

Полигон "Комсомолец"

Полигон "Титаник"

Эхолотный промер

СТО и нефелометрические зондирования Количество проб взвеси Станции с измерителями течений и седиментационными ловушками Количество проб из седиментационных

ловушек Дночерпатель "0кеан-0,25" Станции УТБД Станции КП-10.1.

Пробоотборники ГОА "Мир"_

217 миль 174 136

73 249 5 16 11

415 миль 101 143

11 11

ГЛАВА II. НОРВЕЖСКОЕ МОРЕ (ПОЛИГОН "КОМСОМОЛЕЦ")

Полигон "Комсомолец" расположен в Норвежском море на континентальном склоне, к западу от о. Медвежий, в пределах конуса выноса Медвежинского желоба. Полигон размером примерно 100 км2 был организован в месте гибели атомной подводной лодки "Комсомолец" с координатами центра полигона 73°43.63' с.ш. и 13°15.84' в.д.

1. Геологическая обстановка и геоморфология района исследований

Материковый склон в районе полигона является типичным про-градирующим склоном, продвигающимся в сторону глубоководной котловины в результате сноса с шельфа и отложения на склоне и материковом подножии огромных масс рыхлого осадочного материала. Сброс этого материала происходил неравномерно - интенсивность его резко возрастала при понижении уровня океана. Последнее понижение уровня океана на 120-150 м произошло во время вюрмского оледенения и сопровождалось продвижением края ледникового покрова до бровки шельфа. Это привело к массовому перемещению по склону рыхлого осадочного материала в виде суспензионных потоков, оползней и обвалов. Такие структуры шельфа, как Медвежинский желоб, служили мощными системами транзита осадочного материала в глубоководную котловину [Руденко, 1996]. В результате этого в пределах континентальной окраины сформировалась многокилометровая толща осадочных отложений [ШсИагсЬеп е1 а!., 1991]. С отступлением ледникового покрова и подъемом уровня моря в результате потепления климата 10-15 тыс. лет назад в районе исследования стала преобладать нормальная пелагическая седиментация. В голоцене оползней, обвалов и мощных суспензионных потоков не было зафиксировано, хотя теоретически они возможны.

На рис. 1 представлена батиметрическая карта, построенная М.В.Руденко по материалам эхолотного промера в масштабе 1:50000 с изобатами, проведенными через 5 м. Карта показывает легкий наклон склона на северо-запад. В морфологическом плане это поверхность с малыми углами наклона. Юго-восточную часть полигона, между изобатами 1520 и 1600 м, занимает однородная наклонная поверхность с наклоном около 1°. Центральная часть полигона (ниже 1600 м) отличается некоторым разнообразием морфологических элементов. Здесь, наряду с однородными наклонными участками, заметное место занимают уплощенные поверхности шириной от 0.5 до 1 мили, имеющие наклон менее 20'. В центре полигона обнаружены сво-

• -станции СТО ^ - станция с измерител*ыи теч«иЯ н сеянькнтщнонныьм ловушками

"^Г ВХ-1 -станции сссаимагмцнонней ловушкхй [Honjoetal.,1968] ^ . АПЛ"Ко«ома«ец"

Рис. 1. Положение района исследования в Норвежском море. Квадратом показан полигон "Комсомолец" и место гибели АПЛ (А). В Медвежинском желобе показан разрез CTD-зоидпрования и отбора взвеси, а также место станции с измерителями течений и седименгационными ловушками. Батиметрическая карта полигона в масштабе 1:50000 [Руденко, 1996) (Б)

еобразные выступы-наплывы со склонами по фронтальной части от 45' до 1°30' [Руденко, 1996]. В целом поверхность дна полигона характеризуется мягким спокойным рельефом, не оказывающим какого-либо влияния на распространение придонных вод.

2. Гидрофизические особенности района исследования

Водные массы

В Норвежском море толща воды представлена двумя водными массами. Это атлантическая вода, занимающая верхний слой в среднем до глубины 500 м. По многолетним данным она характеризуется изменением температуры от 9-10°С на юге, в районе Фареро-Шетландского порога, до 3-4°С у берегов Шпицбергена. Средняя многолетняя соленость атлантической воды у поверхности максимальна в зоне Норвежского течения - превышает 35%о [Каранда-шева, 1988: Hopkins, 1991].

Норвежская глубинная вода, отделяемая от атлантической воды пикноклином, характеризуется значительным уменьшением темпе-

ратуры и солености. На глубинах ниже 2000 м толща воды практически изотермична и изогалинна. Температура на этих глубинах изменяется от -0.5 до -1.05 °С, а средняя соленость этой воды составляет 34.909-34.911%о [Swift, Koltermann, 1988; Hopkins, 1991].

На гидрологический режим в районе исследования некоторое влияние оказывает обмен вод с Баренцевым морем. Через границу между морями теплая атлантическая вода входит широким потоком от берегов Скандинавии до оси Медвежинского желоба. Эта вода совершает рециркуляцию, огибая Медвежинский и Надеждин-ский желоба против часовой стрелки, и возвращается в Норвежское море вдоль южного склона Шпицбергенской банки. Южнее, через фронтальный раздел, в Норвежское море поступают более холодные и распресненные баренцевоморские воды.

Кроме того, в зимнее время для этого района характерен каска-динг, в результате чего вдольсклоновое течение усиливается, обогащая нефелоидный слой взвесью [Midttun, 1985; Honjo et al., 1988; Blindheim, 1989]. В летний сезон влияние баренцевоморской воды на глубинные воды Норвежского моря практически не ощущается.

Придонные течения

До недавних пор глубинная циркуляция в Норвежском море была изучена слабо. Активные работы по изучению глубинного течения в восточной части Норвежского моря начались в 1991 г. в 24 рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш". В течение 5 лет были получены данные с 17 буйковых станций. Две станции были долговременные - они работали с 28 июля 1994 по 25 декабря 1995 г. Генеральное направление течения - на северо-восток вдоль изобат, течение является контурным. Средняя скорость течения, по данным этих станций, в 10 м от дна составила 1.1 см • с1 , максимальная -41.6 см • с-1 [Алейник и др., 2002]. В мае 1994 г. был отмечен максимум, равнявшийся 50.1 см • с-1 в 20 м от дна [McPhee et al., 1998].

Результаты измерения течения в Медвежинском желобе за 10 суток в 5 м от дна показали, что средняя скорость переноса составляла около 3.7 см • с1, максимальное значение - 25.2 см ■ с"', причем повторяемость значений больших 10 см - с"1 была более 30%. Течение было направлено на север-северо-запад, что указывает на вынос воды из Баренцева моря [Фомин, Щербинин, 1996].

Исследование спектральных энергетических характеристик показало высокую изменчивость течений в разных временных масштабах - от нескольких часов до месяца, причем меняются не только скорости, но и направления течений. На отдельных отрезках времени течения были направлены вверх и вниз по склону, а иногда и в обратную сторону.

3. Взвешенный осадочный материал 3.1. Нефелоидный слой Нефелометрические исследования

Многочисленные зондирования Розетт показали повышение не-фелометрической мутности в нижней части толщи воды, что свидетельствует о распространении здесь нефелоидного слоя. Придонные течения, как правило, образуют нефелоидный слой за счет эрозии осадков на неровностях рельефа, за счет мутьевых потоков, оползней и поставки вещества из соседних бассейнов через мелководные проливы. В районе исследования нефелоидный слой начинается примерно в 150-450 м от дна. Он распространяется до дна, однако максимум нефелометрической мутности часто оторван от дна и находится на расстоянии примерно 50 м от него [Лукашин и др., 1996]. Это связано с изменением направления течения, когда оно направлено поперек склона в сторону больших глубин.

В июле 1995 г. на полигоне в течение 1.5 суток была проведена гидрофизическая съемка комплексом Розетт, состоявшая из трех разрезов длиной 36 миль. Данные нефелометра показали, что нефелоидный слой распространяется повсеместно. Мощность его распределяется неравномерно (рис. 2 ), изменение мощности происхо-

300-2 50

Рис. 2. Распределение мощности нефелоидного слоя на полигоне "Комсомолец" по данным нефелометрической съемки, м

дит по склону, а изолинии равных значений идут вдоль изобат. Для распределения мощности нефелоидного слоя характерны небольшие значения в центре полигона, а вверх и вниз по склону мощности увеличиваются. Такое распределение связано с распределением скоростей течения в глубинном потоке.

Распределение взвешенного вещества

За все время исследований было получено 136 проб взвеси на 24 станциях. Во всех пробах были определены концентрации взвеси, которые за все годы исследования (с 1991 по 1995 г.) изменялись от 0.07 до 2.04 мг/л, максимальные значения наблюдались в зоне сезонного скачка плотности, а минимальные - в промежуточных во-

Северный разрез

Номера станций

353 1 391« 3520

Номера станций

3331 391» 3920

«шеей-

2000, _

27 36 миль 0 9

Центральный разрез

3521 3322 Э529 3532

36 миль

2!" 36 мня» 0 6

Южный разрез

-И74 3928 3927

36 ЫИПВ

332«

9 18 2/

Взвесь, мг/л

Див | у | «0.26 | 10.25-0 60 ЩЩЦЩ 0.60-1.00

Ээ миль

|»1.00

Рис. 3. Распределение нефелометрнческой мутности (усл. сд.) и концентраций взвеси (мг/л) на трех разрезах полигонной съемки 1995 г.

дах. В нефелоидном слое средние концентрации взвеси варьировали от 0.84 мг/л в августе 1993 г. до 0.28 мг/л в июле 1994 г. Максимальное значение за все время наблюдений составило 1.62 мг/л.

Вертикальное распределение взвеси полностью соответствует распределению нефелометрической мутности (рис. 3). Коэффициент корреляции между этими параметрами 0.94. По результатам нефелометрической съемки и определений концентраций взвеси на гидрофизическом полигоне были получены данные, которые позволили провести расчет массы взвеси под единицей площади нефело-идного слоя или запаса взвеси в нефелоидном слое, который в среднем для полигона за все время наблюдений составил 155 г под м2.

Важной седиментологической характеристикой нефелоидного слоя является латеральный поток взвеси. Латеральный поток вещества представляет собой движение массы дисперсной взвеси с определенной скоростью через сечение шириной в 1 м и высотой, равной мощности нефелоидного слоя. Он определяется запасом взвеси в столбе воды нефелоидного слоя и скоростью течения. При среднем запасе взвеси в нефелоидном слое 155 г под м2 и средней скорости течения 1.1 см • с-1 (950.4 м • сут1) поток взвеси через грань шириной 1 м и средней высотой нефелоидного слоя 253 м будет равен 147312 г в сутки. В Медвежинском желобе, по данным наших измерений, латеральный поток составляет 677764 г в сутки. Основная часть этого потока формирует конус выноса баренцевоморского осадочного материала, поступающего в Норвежское море.

Химический состав взвеси

В 49 пробах взвеси был определен химический состав взвесеобра-зующих элементов - Si, Al, Р, Со и СаСОэ, а также микроэлементов -Fe, Мп, Си. Для распределения°1с>иогенных элементов (Сорг, СаСОэ, Р, SiaM) характерно резкое увеличение концентраций до максимальных в слое скачка плотности, затем концентрации постепенно снижаются до глубин 200-300 м, а ниже, в слое "чистой воды", становятся минимальными и увеличиваются вновь в верхней части нефелоидного слоя. Исключение составляет СаСОэ, концентрации которого в нефелоидном слое увеличиваются. Для химических элементов, связанных преимущественно в терригенном минеральном веществе, и микроэлементов (Si, Al, Fe, Мп и Си) схема иная: отмечается незначительное увеличение в слое скачка плотности, затем уменьшение концентраций до минимальных в "чистой воде" и резкое увеличение до максимальных -г в нефелоидном слое.

Такое распределение закономерно, так как биогенные элементы накапливаются в эвфотическом слое моря, где продуцируется органическое вещество и развивается планктон, концентрирующий

С, И, Р, Са, Бь Эти элементы накапливаются на плотностной границе в составе живого планктона и детрита, а ниже продуцирование Сорг прекращается, фитопланктон и часть зоопланктона отмирает, превращаясь в детрит. Органическое вещество разлагается по мере прохождения водной толщи, органический углерод и фосфор переходят в раствор. Кремнистые скелеты также в значительной степени растворяются - их концентрации в "чистой воде" уменьшаются более чем в 10 раз. Кальцит карбонатных скелетов практически не растворяется на таких глубинах, поэтому уменьшение концентраций СаСОэ идет симбатно уменьшению концентраций самой взвеси. Концентрации химических элементов, связанных с минеральной и гидрогенной компонентами взвеси, изменяются с глубиной подобно концентрациям взвеси (рис. 4 ).

С глубиной изменяются не только концентрации взвеси, но и сама взвесь. Содержания биогенных компонентов, кроме СаСОэ, в толще воды убывают и особенно резко в нефелоидном слое. Содержания 81, А1 и микроэлементов в столбе воды практически постоянны и резко возрастают только в нефелоидном слое.

Корреляция между химическими элементами показала тесные связи между компонентами органического вещества (Сорг и Р), компонентами терригенного материала и А1), а Ие и микроэлемен-

I r i • м i 1 i 1 i

О 2 4 * »10

400 —

5 800 -

. 1200-

Bum.vr/j

( 1 i ч ■! 1 i г

» i » i 1 i ■ Г i 1 i 1 i 1 i ' i

с/р

О 0.4 0.8 1.2 1.6 О

100 200 300 400 80 120 160 200 240

' Ó , 0.4 0.8 1.2 Í.6 О 40 80 120 160 О 10 ¿0 30 40 50 \ t> 0.2 0.4 0.6 0.8. I О' 10 20 30 40 50 .;

Pite. 4. Распределение средних концентраций взвеси (мг/л) и взвешенных химических элементов (мкг/л, Си в нг/л) в толще воды в районе работ

Мп

Си

ты коррелируют с последними. В нефелоидном слое связи между элементами изменились. Если Р над нефелоидным слоем показывает тесную связь Сорг, то в нефелоидном слое она отсутствует, а фосфор коррелирует с компонентами терригенного (А1) и гидрогенного (Ре) вещества. Это свидетельствует о том, что в нефелоидном слое преобладает старое, в значительной степени разложенное органическое вещество, а Р - преимущественно минеральный.

Таким образом, состав взвесеобразующих компонентов и микроэлементов изменяется постепенно до верхней границы нефело-идного слоя, в котором происходит кардинальная перестройка. До границы нефелоидного слоя взвесь преимущественно биогенная. В верхних 100 м доля терригенной части не превышает 20%, затем она постепенно увеличивается по мере разложения органического вещества, а в нефелоидном слое становится преобладающей. Взвесь нефелоидного слоя по составу близка к материалу, осажденному в седиментационных ловушках, и донным осадкам (см. табл. 2).

3.2. Вертикальные потоки вещества

Величины потоков вещества в районе исследования

Постановки буйковых станций с седиментационными ловушками проводились практически ежегодно в один и тот же сезон -июль-август. Исследования потоков вещества в толще воды показали значительную изменчивость. В верхних горизонтах толщи и в промежуточных водах потоки невелики, а в нефелоидном слое поток увеличивается более чем в 10 раз (ст. 3237, 3501). Столь сильное увеличение потоков характерно только для областей распространения контурных течений. В разные годы в один и тот же сезон, в одни и те же месяцы потоки отличались. Максимальные потоки наблюдались в августе 1993 г., а минимальные - в июле 1994 г. Такая изменчивость - явление нормальное, неоднократно наблюдалось в разных частях океана, а также в Норвежском море [Е>еизег, 1986; Вос1ш^еп ег а1, 1991 и др.].

В 1994 г. на полигоне была поставлена станция 3325 с двумя автоматическими седиментационными ловушками, которые работали 358 суток (с 27.07.1994 по 20.07.1995 гг.), меняя пробосборники через 30 суток. Станция была поставлена на глубине 1710 м в координатах 73°42.55'Н, 13°05.68'Е. Седиментационные ловушки стояли на горизонтах 1325 и 1692 м (385 и 18 м от дна). Под ловушками на обоих горизонтах были поставлены измерители течений "Поток-2М". Это - первая в нашем государстве годовая станция, получившая надежный материал для исследования вертикальных потоков вещества и характеристик подводных течений.

Потоки осадочного вещества показали значительную сезонную изменчивость на обоих горизонтах (рис. 5). Это соответствует смене сезонов с задержкой примерно на месяц. Минимальные потоки наблюдаются зимой, в январе-марте, затем в апреле-июне потоки увеличиваются, летом уменьшаются и остаются постоянными, а осенью (октябрь-декабрь) сначала увеличиваются, а затем ближе к зиме - уменьшаются. Такие изменения закономерны и связаны с

Горизонт 1325 л*

/¿0 Г00

р 4 ори зонт л оу^ м

|11М1т».1.».1.1.11

« I I М I I ^II I |

-Г

1" по

Рис. 5. Распределение средних месячных потоков осадочного материала (мг • м1 • сут1) и график прогрессивных векторов течения для горизонта 15 м от дна с августа 1994 г. по июль 1995 г. на годовой ст. 3325

сезонными процессами поступления вещества в море и в его глубины. Весной происходит таяние на окружающей суше и усиленный поток терригенного материала, а также цветение планктона. Летом эти процессы стабилизируются. Осенью опять увеличивается терригенная поставка вещества и расцвет карбонатного зоопланктона. Зимой все процессы минимизированы. В феврале был отмечен максимальный поток вещества на нижнем горизонте, что обусловлено изменением характера течения - оно меняло направление на обратное,' шло поперек склона, а скорости в это время были максимальными, до 40 см-с"1 (рис. 5). С изменениями характера течений связано и увеличение потоков в придонном горизонте в октябре, мае и июне. Эффект резкого повышения концентраций взвеси в не-фелоидном слое при смене направлений течения с периодичностью синоптического масштаба отмечался на нашем полигоне американскими учеными на притопленной станции, стоявшей с июля 1993 по август 1994 гг. [МсРЬее ег а1., 1998].

Таким образом, на небольшом полигоне наблюдается значительная изменчивость потоков по вертикали, по площади и во времени, что связано с изменчивостью гидрофизических условий и характеристик нефелоидного слоя, а также сезонной и межгодовой изменчивостью среды.

Микроскопические исследования материала

Все пробы, полученные в седиментационных ловушках, были исследованы под микроскопом для определения состава вещества и количественных соотношений основных частиц, слагающих осадочный материал. В просмотренных пробах можно выделить три главных компонента: 1 - органический детрит, представленный в основном бесструктурным хлопьевидным слизистым веществом с налипшим на него терригенным и биогенным минеральным материалом, этот компонент составляет основу проб; 2 - разнообразные фекальные пеллеты зоопланктона; 3 - мертвые раковины планктона.

На годовой станции во всех пробах на обоих горизонтах основу материала составляет хлопьевидный детрит, содержащий в больших количествах терригенные и биогенные частицы. Пеллеты ко-пепод интенсивно поступали в седиментационные ловушки с мая по сентябрь с максимумом в августе. В нижней ловушке они накапливались в 2-4 раза интенсивней. Это свидетельствует о значительном присутствии копепод в нефелоидном слое, что подтверждается и прямыми исследованиями планктона в нефелоидном слое [Виноградов и др., 1996]. Осенью потоки пеллет минимальны, а зимой они не были обнаружены. Поток раковин планктонных фораминифер значительно изменяется во времени. В октябре-ноябре было отме-

чено большое количество раковин птероподы Ытаста ге1го\ег$ау поток которых осенью характерен для вод Норвежско-Гренландского бассейна [Ногуо, 1991].

Таким образом, данные по составу осаждающегося материала ясно показывают, что основным механизмом осаждения осадочного материала является биоседиментация - планктонные организмы, их метаболиты и детрит концентрируют тонкие терригенные частицы. Терригенное вещество осаждается на дно вместе с биогенным материалом.

Минералогия осадочного вещества

В составе минерального вещества, полученного в нефелоидном слое в разное время на разных расстояниях от дна, обломочных минералов (кварца и полевых шпатов) немного больше, чем глинистых. Из обломочных минералов больше всего кварца, его содержания более чем в 3 раза выше содержаний полевых шпатов.

Из глинистых минералов в пробах преобладает иллит, его больше, чем по отдельности других глинистых минералов. Отношение его содержаний к сумме каолинита и хлорита немного ниже 1. Величина этого отношения в осадках значительно выше, чем в нефелоидном слое. Только в ловушке из Медвежинского желоба это отношение приближается к величине его в осадках на полигоне.

Отношение суммы глинистых минералов к сумме обломочных показывает, что его величины во взвеси из ловушек на разных станциях близки к величине в донных осадках. Наиболее близки к величине в осадках данные из ловушки в Медвежинском желобе и в нижних горизонтах ловушек с полигона "Комсомолец". Это свидетельствует о том, что на полигон поступает минеральный материал из Медвежинского желоба.

Химический состав осадочного вещества

Осаждающийся материал, полученный в седиментационных ловушках, состоит из биогенных и терригенных компонентов. Биогенные компоненты представлены органическим веществом, карбонатным материалом и биогенным опалом, терригенные - обломочными и глинистыми минералами. Индикаторами этих компонентов для органического вещества являются Сорг, N и Р, для карбонатных раковин - СаСОэ, для кремнистого вещества - 8Ю2ам, а для терригенного материала - А1, 81.

В таблице 2 приведены содержания химических элементов в осажденном в седиментационных ловушках материале и в веществе взвеси. Видно, данные по всем элементам близки, что свидетельствует о близости самого материала. Различия в содержаниях СаСОэ обуслов-

лены большим количеством раковин птеропод, уловленных на годовой станции осенью, когда взвесь батометрами не отбиралась.

Корреляционные соотношения показали те же тенденции, что и для взвеси. В материале над нефелоидным слоем связи те же, а в нефелоидном слое происходят изменения. Ослабевает связь между Сорг и Р, возникает корреляция между Р и Ре. Кроме того, исчезает связь между ре и А1, а появляется - между Ре и Мп. Такие изменения свидетельствуют об усилении у дна роли гидрогенной компоненты, гидроксидов Ре.

На рис. 6 показана структура потоков вещества на годовой станции на обоих горизонтах. Видно, что соотношение компонент в течение года изменяется. Над нефелоидным слоем зимой поток можно охарактеризовать как карбонатно-терригенный, когда содержание терригенного материала немного выше, чем карбонатного (43 и 36% вещества соответственно). Весной поток преимущественно терригенный - терригенное вещество доминирует. Летом с цвете-

Горизонт 1325 м

_ГИ£,| х—г-эа I и"Г1—I я I вт I XV г V г ух I -уж

Месяцы Горизонт 1692 м

13 ов ШЦоюс^

Рис. 6. Структура потоков осадочного материала на годовой станции

нием кокколитофорид поток становится карбонатно-терригенным, причем доля терригенного материала вдвое выше доли карбонатов. Осенью поток существенно карбонатный, содержание СаС03 превышает 70%, что связано с высоким потоком птеропод Ытаста Шгогегяа. В нефелоидном слое зимой,-весной и летом поток можно охарактеризовать как карбонатно-терригенный, когда терригенного материала почти вдвое больше, чем карбонатного. И только осенью поток становится терригенно-карбонатным, доля карбонатов в суммарном осеннем потоке составляет почти 53%.

Таким образом, в течение года происходит сезонное изменение количественных и качественных характеристик потока вещества как в "чистой" воде, так и в нефелоидном слое.

4. Донные осадки

Донные осадки представлены тремя отчетливыми слоями (рис. 7). Верхний слой (тип 1) мощностью 10-20 см сложен терри-генными алевритово-пелитовыми илами с небольшой примесью (до 30%) биогенного карбонатного материала, убывающего к подошве

1500.

Профиль дна

е 1800

% 40

ш 60

% 80

ё 100

12'42.40'Е 1781 и

73°43.03'Н 73°43.2Г]Я тОЛ'Е 13°1737'Е 1705 м 1700 ы

13П5.4ГЕ 1642 ы

12°51.42'Е 1504 и

ЕЗз £34

Рис. 7. Состав верхней части осадочного чехла на субширотном разрезе запад-восток: 1 - алевритово-пелитовые терригенные илы со значительной примесью карбонатного материала (тип 1); 2 - тонкослоистые пелитовые терригенные илы (тип 2); 3 -терригенные пелитовые илы (тип 3); 4 - рассеянный грубообломочный материал ледового и айсбергового разноса

слоя. Его подстилает пелитовый терригенный ил, практически лишенный биогенных компонентов (тип 2). Толщина этого слоя 430 см. Осадки тонкослоистые плотные, также светло-коричневого цвета. Минеральный состав этих осадков близок к минеральному составу вышележащих осадков. Резкая граница отделяет этот слой от пелитовых бескарбонатных осадков, представленных очень вязкими маслоподобными илами темно-серого цвета (тип 3). В осадках 3 типа по всей глубине опробования встречен крупнообломочный материал ледового разноса.

Определение скоростей осадконакопления на полигоне "Комсомолец" методом литостратиграфии показало, что скорости колеблются от 2.5 до 5 см в 1000 лет, что соответствует литературным данным [Рае1БсЬ е1 а1., 1992].

Таким образом, во вскрытых разрезах присутствуют осадки вюрма и голоцена. Нижняя часть пелитовых восстановленных осадков с большим количеством материала ледового разноса, несомненно, накоплена во время последнего оледенения. Верхние алев-ритово-пелитовые илы с примесью биогенных карбонатов принадлежат голоцену.

Осадки верхнего слоя сильно биотурбированы, глубина слоя интенсивной биотурбации осадка равна 5-16 см. В минеральном составе осадков немного преобладают обломочные минералы - кварц и кислые полевые шпаты (около 50%), вдвое меньше глинистых минералов, среди которых преобладает иллит, и около 20% вещества приходится на биогенный карбонат кальция. Отношения кварц/ полевые шпаты, сумма глинистых минералов/сумма обломочных близки к значениям этих отношений в материале из седиментаци-онных ловушек. Биогенные компоненты представлены кокколито-вым детритом, раковинами планктонных и бентосных форамини-фер, опаловыми спикулами губок.

— /\

V ~—'

Б11А11И 1 Ре 1Мп1 Р 1 &1Ва1Си!гп 1РЬ 1№1 СоЮг 1 V

Рис. 8. Элементограмма среднего состава верхнего слоя осадков (0-2 см). Нормировано по среднему составу "глин и сланцев" [Ронов, Ярошевский, 1967;

Виноградов, 19621

Таблица 2. Содержания химических элементов во взвеси, веществе, осажденном в седиментационных ловушках, в нефелоидном слое

и в верхнем слое осадков, %

Химиче- Взвесь Осаждающееся Осадки

ские вещество

элементы нат. Б.К.В. нат. Б.К.В. нат. Б.К.В.

С 3.42 3.04 0.69

Са£ю 21.2 31.3 24.2

Я« 2.49 3.12 2.36 3.46 5.32 7.01

Б! 20.5 25.69 18.1 26.35 22.4 29.54

А1 5.9 7.39 5.15 7.50 5.60 7.38

Р 0.06 0.08 0.08 0.12 0.069 0.09

Ие 3.59 4.50 3.94 5.74 3.24 4.27

Мп 0.12 0.12 0.14 0.20 0.15 0.20

Си 0.0066 0.0083 0.011 0.016 0.0064 0.0084

В табл. 2 приводятся содержания химических элементов во взвеси, осажденном в седиментационные ловушки веществе из нефело-идного слоя и в донных осадках. Приводятся данные в натуральных осадках и в пересчете на бескарбонатное вещество. Сравнение содержаний химических элементов показывает, что в целом данные по породообразующим компонентам близки. Малые содержания в осадках органического углерода обусловлены его растворением в окислительной среде, а также потреблением осаждающейся органики бентосными организмами.

Элементограмма, построенная для химических элементов, пересчитанных на бескарбонатное вещество и нормированных по средним для глин и сланцев (рис. 8), показывает, что породообразующие элементы близки к средним для платформенных глин и сланцев. Содержания микроэлементов, особенно Мп, превышают эти средние, что обусловлено связью с гидрогенными компонентами осадков - гидроксидами Бе и Мп.

Большое количество определений для верхнего слоя позволило провести факторный анализ данных, который показал, что в формировании химического облика осадков принимают участие все основные компоненты - литогенные, биогенные и гидрогенные.

5. Общие закономерности миграции осадочного материала в пределах полигона и его захоронение в донных осадках

Роль живого вещества и биогенных процессов в седиментации

Одним из главных выводов является то, что в динамичной среде элементарные взвешенные частицы тех размеров, которые обнаружены в осадках, самостоятельно осаждаться и захораниваться не могут.

Только при формировании крупных агрегатов этих частиц возможно их осаждение. Механизм агрегирования тонких взвешенных частиц известен - это биофильтрация, при которой тонкая неорганическая взвесь агрегируется в крупные частицы. Для осадконакопления это очень важно, так как резко увеличивается гидравлическая крупность частиц и, соответственно, скорость осаждения. В процессе осаждения пеллеты разрушаются, образуя менее плотные детритные ком-• ки. Заключенное в них недоиспользованное органическое вещество является пищей для обитающих на больших глубинах зоопланктон-ных организмов-детритофагов, которые вновь продуцируют пеллеты. И так до самого дна. Основным компонентом потока частиц на дно является хлопьевидный детрит. Он представлен рыхлыми минерально-органическими агрегатами, которые при осаждении захватывают дисперсные частицы минеральной взвеси, утяжеляются и осаждаются. Они не захораниваются сразу в осадках, а "перекатываются" по поверхности, при усилении течения могут вновь переходить во взвесь. Этот детрит так же, как и пеллеты, служит пищей донным жи-вотным-сестонофагам, фильтрующим придонную воду и образующим более плотные пеллеты и псевдопеллеты, остающиеся в осадках. Затем вступают роющие донные животные, которые перемешивают верхний слой осадков, затаскивая частицы с поверхности в более глубокие слои, а частицы сформированных осадков из более глубоких слоев переносят на поверхность.

Таким образом, именно морские животные, обитающие в толще воды и на дне, играют главную роль в формировании и трансформации взвеси, доставке осадочного материала на дно, а также и в формировании верхнего осадочного слоя.

Соотношение вертикальных и латеральных потоков

в нефелоидном слое

Соотношение вертикальных и латеральных потоков является важным параметром, дающим представление о количестве осадочного материала, извлекаемого из нефелоидного слоя в осадки, с одной стороны, и о массе вещества, проходящего транзитом через район исследования, - с другой.

В табл. 3 приведены данные по среднему суточному латеральному потоку взвешенного вещества и среднему суточному вертикальному потоку осаждающегося материала. Для определения латерального потока использовались средний запас взвеси по данным нефелометрической и взвесевой съемки полигона в 1995 г. и средняя скорость течения по данным годовой станции - 1.1 см • с1. Вертикальный поток дан как среднесуточный для полигона в течение всего периода наблюдений. Здесь же показаны потоки взвесеобра-

зующих компонентов транзитного и осаждающегося вещества. Данные таблицы показывают, что из всего количества взвеси, проходящей через точку седиментации в течение суток, осаждается только около миллионной части вещества. Близкие соотношения характерны и для компонентов осадочного материала. Это свидетельствует, прежде всего, о том, что нефелоидный слой является зоной транзита находящегося в нем осадочного вещества.

Таблица 3. Сопоставление средних латеральных и вертикальных потоков осадочного вещества и его компонентов в толще нефелоидного _слоя, г/сут_

Компонент Латеральные потоки Вертикальные потоки Отношение Вертик./ Латер.

Валовое вещество ОВ СаСО, Литогенное в-во 147312 11196 30199 8397 101203 0.146 0.0088 0.0376 0.0111 0.088 0.00000099 0.00000079 0.0000012 0.0000013 0.00000087

Захоронение поступающего осадочного материала в донных осадках

Существуют два главных пути перехода осадочного материала из состояния взвеси в донные осадки. Первый связан с механическим наращиванием толщины осадочного слоя. На поверхности дна цементирующая неорганические частицы органическая масса разлагается и минерализуется. Из общего количества попадаемого на поверхность дна органического вещества в осадках захоранивается ничтожная часть. Освобожденные от органической упаковки неорганические частицы переходят в состояние осадка, в котором глинистые частицы удерживаются силами сцепления. Эрозия таких осадков требует значительно больших скоростей придонных течений, чем вынос с поверхности дна не связанных такими силами частиц.

Второй путь перевода поставляемого на поверхность дна осадочного материала связан с тем, что цементирующая частицы органическая масса является пищей для бентосных животных, которые и обеспечивают перевод в осадки частиц, падающих на дно в виде разного рода детрита и фекальных пеллет.

Сопоставление вертикальных потоков вещества с количеством вещества, захоранивающегося в донных осадках в единицу времени (абсолютными массами), показало, что в донных осадках остается в среднем только 55% осадочного материала, поступившего на поверхность дна из нефелоидного слоя. Максимальна потеря наиболее лабильного компонента - органического вещества, а мини-

мальна - устойчивых к разложению литогенных частиц и добавляющегося в осадки за счет бентоса аморфного кремнезема.

Таким образом, на полигоне "Комсомолец" при спокойном рельефе дна основным источником осадочного вещества является не-фелоидный слой, сформированный контурным течением. Соотношение латеральных и вертикальных потоков осадочного материала показало, что основная масса осадочного материала нефелоид-ного слоя проходит транзитом и лишь частично осаждается по пути следования придонного течения. Главным механизмом осаждения является биоседиментация с участием планктонных и донных животных и их метаболитов и детрита.

ГЛАВА III. СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ АТЛАНТИКА (ПОЛИГОН "ТИТАНИК")

1. Геологическая обстановка и геоморфология района

исследования

Полигон "Титаник" расположен у подножья континентального склона Северной Америки на глубине 3200-3900 м (рис. 9А). Источниками осадочного материала, выносимого вдоль Лаврентийского канала и формирующего в верхней части континентального склона Лаврентийский конус выноса, являются верхнепалеозойские красные толщи, сложенные красными глинистыми сланцами и песчаниками. Важным источником осадочного материала являются также о. Ньюфаундленд и сама Большая Ньюфаундлендская банка (БНБ). Субмеридионально вытянутый трог Авалон глубиной до 300 м отрезает внешнюю часть шельфа от прилегающих участков суши, ограничивая перемещение осадочного материала в восточном направлении, в район исследованного полигона [А1ат, 1987].

Рельеф дна на полигоне представлен тремя основными элементами. В центральной части полигона находится эрозионная долина "Титаник". Она ориентирована с северо-востока на юго-запад. На западе располагается наклоненный к югу склон, поверхность которого была сформирована древним оползнем. К востоку от долины Титаник находится склон Юго-восточного Ньюфаундлендского осадочного хребта крутизной около 0.5°. Важно подчеркнуть, что сбрасываемый с североамериканского шельфа осадочный материал в данном районе в значительной мере задерживается желобом Титаник. В район залегания "Титаника" может проникать преимущественно тонкодисперсная часть терригенного осадочного материала.

tt'JJ.

» U-i/tHJm

I H-imk,**

Рис. 9. Основные структурные элементы поверхности вокруг Большой Ньюфаундлендской банки (A) [Alam, 1987] и рельеф дна на полигоне "Титаник" по данным Ryan [1986] и эхолотному промеру, проведенному в 46-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" (Б). Значками показано положение CTD-станций

2. Гидрофизические особенности района

Водные массы

Район полигона "Титаник" сложен по гидрологической структуре. Здесь проходит фронтальный раздел между арктическими и субтропическими водами, формирующими специфические водные массы. Это воды Лабрадорского течения, распространяющиеся до глубины 150 м, субтропические воды Гольфстрима (0-800 м). Промежуточные воды представлены водами Лабрадорского моря (1501000 м), водами материкового склона (100-400 м) и Северо-Атлантической центральной водой (150-800 м). Глубинные водные массы формируются в результате распространения вод, перетекающих через Датский пролив из Гренландского моря (>3600 м) и Фареро-Шетландский и Фареро-Исландский пороги из Норвежского моря (2000-3600 м) [Sverdrup et al., 1942; McLellan, 1957; Lazier, 1973; Ross, 1984; Smethie, 1993; Pickart et al., 1997]. Следует отметить, что Антарктические придонные воды, обычно не проникающие севернее абиссальной равнины Гаттерас, могут иногда быть выявлены в районе Новой Скотии [Hogg, 1983].

Придонные течения

В западной части Северной Атлантики над континентальным склоном движется Западное пограничное глубинное течение от при-

полярных районов в экваториальную Атлантику. Исследованию этого течения с седиментологической точки зрения на разных его участках посвящено много работ [Dickson, 1983; Richardson, 1983; Hollister, McCave, 1984; Picart, Smethie, 1998; Smethie et al., 2000 и др.], однако по району гибели "Титаника" сведений недостаточно.

Интенсивность движений придонных вод определяется в основном флуктуациями адвективного притока вод Западного пограничного глубинного течения. Кроме того, существенно осложнить реальную картину способны синоптические и мезомасштабные вихревые структуры, часто встречающиеся у западной "стены" Гольфстрима, а также собственно меандрирование Гольфстрима. Сильная изменчивость поверхностного течения сопровождается изменчивостью придонных течений, вихревая энергия рингов Гольфстрима передается в глубинные воды [Dickson, 1983; Richardson, 1983; Schmitz, 1984]. Скорости перемещения придонных вод иногда достигают очень высоких значений - до 73 см • с"1 [Hollister, McCave, 1984]. Роль неоднородностей рельефа дна и конфигурация шельфа крайне важны для распространения течения в глубинном слое.

Исследования Западного пограничного глубинного течения с помощью измерителей течений показали, что скорости его колеблются от 3.9 до более 20 см-с° [Swallow, Worthington, 1969; Worthington, 1976; Smethie, Trambore, 1983, и др.]. Результаты исследования, проводимого в течение 4 лет в 120 милях к северо-западу от полигона "Титаник" [Pickart, Smethie, 1998], показали, что ядро течения находилось на глубинах 3200-3700 м, а скорость варьировала между 4 и 9 см • с"'. Наблюдения пилотов ГОА "Мир", регулярно проводимые в рейсах НИС "Академик Мстислав Келдыш", показали, что в непосредственной близости к "Титанику" скорости придонного течения в 1 метре от дна составляли от 20-30 до более 50 см • с-1.

Последовательные серии CTD-станций и разрезов на полигоне "Титаник", проводившиеся в 1995 и 2000 гг., позволили оценить характер циркуляции в придонном слое вод на основе адаптации этих данных в существующие модели, основанные на решении примитивных уравнений гидродинамики. Результаты расчета полей течений показывают, что перенос вод в слое ниже 3000 м осуществлялся в восточной части полигона на север, а бароклинная компонента скорости варьировала, ее значения составляли 20-30 см • с*1 в 1995 г. и 5-10 см • с"1 в 2000 г. (рис. 10).

В 2003 г. впервые были измерены скорости течения с помощью акустического измерителя течений РСМ-11, установленного на дно ГОА "Мир". Данные измерения течений в 1.5 м над дном показали, что средняя скорость составила 4.43±2.79 см • с"', а максимальная -

Рис. 10. Распределение бароклинной компоненты скорости течении на глубине 3500 м, по данным полигонных съемок CTD в сентябре 1995 г. (слева) и в августе

1999 г. (справа)

14 см • с"'. В первые двое суток превалировала приливная составляющая течения, а в последние 10 часов произошло кардинальное изменение режима течения - поток повернул на восток и стал более интенсивным, что свидетельствует, вероятно, о подходе вихря, обусловленного приближением к полигону крупного меандра Гольфстрима [Алейник, 2002].

3. Взвешенный осадочный материал 3.1. Нефелоидный слой

Нефелометрические исследования

Исследования нефелоидного слоя, проведенные с 1995 по 2003 г., показали существенные различия в характеристиках нефелоидного слоя в районе полигона в течение одного сезона в разные годы (рис. II, табл. 4). На рис. 11 приведены результаты двух нефело-метрических съемок, проведенных в разные годы. Видно, что приводимые характеристики в обоих случаях распределяются в соответствии с рельефом и направлением течения (см. рис. 10). Максимальные значения мощности нефелоидного слоя, концентраций взвеси и запаса ее в столбе воды метят положение высоких скоростей контурного течения в пределах полигона, а малые значения этих параметров приурочены к периферийным частям течения. Значения всех параметров в 1999 г. были существенно ниже, чем в 1995 г., когда над полигоном во время съемки находился фронт между Гольфстримом и Лабрадорским течением, инициирующим интенсивность придонного течения.

41ГЭУН

vi 10' се ш- 04' ог urw as- 5*' яг 4!fo w

I И<w0 [2Э 400-,9° ИШ***00

М*М'»Г 5 в- »4" 5r<tO'3Ö' 41 4fi* 44' 42' 49'40'38'W

Х500

48' И 4Г4бЫ 44 И

At J

41'40'NJ

3U- J

36" } 41'35'N

kWt«, v-l *■•< ^ I у ITiV ц-^'.-у * ;

12' to- OB' W W 1Л1' WCPO bST 54' 5Г 4»*»'W М'ПЛ »9 a«' S4' 51'4»*sf 49' 40' 44' Ii' 49"4»'SB' W

f' ;, |*o.io [ [g.io-o 1? ^^^e i3-o.as fflBH>0 5n

3»' 41'»M

ffl' w 04- te' so-DOXI

м- s?4iwo'w

«ЛЩЛ'М' «' 54* Si'«'«' 4P 441 4»' 49*40'3»'W

Рис. 11. Распределение мощности нефелоидного слоя, м (А), максимальных концентраций взвеси, мг/л (Б) и запаса взвеси в нефелоидном слое, мг • м-2 (В) по результатам нефелометрических съемок, проведенных в сентябре 1995 (слева) и 1999 гг. (справа)

В таблице 4 приведены основные параметры нефелоидного слоя, которые изучались в разные годы. Видно, что изменяются гипсометрический уровень, нефелометрическая мутность и концентрации взвеси, мощности всего нефелоидного слоя и перемешанного придонного слоя. Разброс значений показывает, что в разных частях полигонов или разрезов нефелоидный слой не одинаков. Полученные данные хорошо соответствуют данным иностранных исследователей. Так, мощность нефелоидного слоя оценивалась до 600 м [Carter, Schaf er, 1983], а концентрации взвеси от 0.08 до 0.23 мг/л [Jones et al., 1970; Brewer et al., 1976; Carter, Schafer, 1983].

Таким образом, нефелоидный слой, постоянно присутствующий на полигоне, является продуктом Западного пограничного глубин-

ного течения и его характеристики очень изменчивы, что связано с изменчивостью течения. Масштабы изменчивости разнообразны: суточная, мезомасштабная, синоптическая, межгодовая.

Таблица 4. Основные параметры нефелондного слоя на полигоне

"Титаник"

Год, месяц

Уровень верхней границы, м

Мощ- Мощ- . Макси- Запас взвеси

ность ность мальные

нефело- переме- концентра- в столбе воды,

идного шанного ции взвеси, мкг ■ СМ"2

слоя, м слоя, м мг/л

1995, сентябрь 2950-3450 380-730 40-130 0.22-0.81 5800-17300

1998, сентябрь 3210-3330 420-530 50-65 0.23-0.27 4500-6400

1999, сентябрь 2900-3560 97-540 32-60 0.07-0.13 600-3050

2000, июль-сентябрь 2900-3230 290-593 16-56 0.07-0.14 1600-5600

2001, июль-сентябрь 2950-3450 90-460 18-46 0.08-0.18 520-4400 2003, июнь-июль 2940-3350 200-605 24-70 0.075-0.21 880-6900

Распределение взвешенного вещества

Сбор и изучение взвешенного вещества показал, что в течение всего периода исследований его концентрации в нефелоидном слое значительно изменялись от года к году. Максимальные значения для разных станций в пределах нефелоидного слоя варьировали более чем на порядок величины - от 0.81 мг/л в 1995 г. до 0.07 мг/л в 1999 и 2000 гг. Такая изменчивость связана с вариациями интенсивности придонного течения.

Распределение концентраций взвеси в столбе воды над полигоном (по средним данным) показывает классическую схему распределения: высокие концентрации в поверхностном горизонте уменьшаются с глубиной, вновь возрастают в нефелоидном слое (табл. 5). Однако полученные нами значения выше, чем средние для океана, что обусловлено тем, что склоновые и шельфовые процессы поставляют взвешенное вещество в воду на всем протяжении континентального склона.

Химический состав взвеси

Исследование химического состава взвеси показывает (табл. 5), что в поверхностном горизонте концентрации всех химических элементов наиболее велики, что обусловлено высокими концентрациями самой взвеси. С глубиной, до нефелоидного слоя, концентрации понижаются, и это понижение связано не столько с уменьшением концентраций взвеси, сколько с процессами трансформации вещества, его окисления и растворения по мере погружения. Особенно хорошо это видно для органического вещества (ОВ), индикаторами которого яв-

ляются Сорг и Р. Концентрация Со г уже на 500 м уменьшается более, чем в 20 рРаз, а Р - более, чем в 3(5, тогда как концентрация взвеси -всего в 6 раз. Еще больше уменьшаются концентрации аморфного кремнезема (опала) и Мп. Концентрации карбоната кальция, терри-генных компонентов (силикатного кремния, алюминия), а также Ие с глубиной уменьшаются незначительно.

Таблица 5. Концентрации основных взвесеобразующих компонентов на разных глубинах в мкг/л, в скобках % от массы взвеси

Горизонт, м Концентрации взвеси, мкг/л сорг Р СаС03 Эй. А1 Ре Мп

0-20 540 89 1.9 239 13.6 7.2 2.4 4.97 0.27

(12)* (16.4) (0.35) (44.3) (2.5) (1.3) (0.45) (0.92) (0.05)

500-1000 90(12) 4.0 0.05 61 0.03 2.8 0.96 1.12 0.036

(4.4) (0.06) (67.9) - (3.1) (1.1) (124) (0.04)

1000-3000 60(12) 2.3 0.02 39 0.04 2.9 0.97 0.89 0.024

(3.8) (0.03) (65.7) - (4.9) (1.6) (1.48) (0.04)

3400-10 м от дна 180(37) 2.2 0.11 75 1.57 25.2 8.4 3.46 0.11

(1.2) (0.06) (41.6) (0.3) (14.0) (4.66) (1.92) (0.06)

* В скобках указано количество проанализированных проб.

В нефелоидном слое концентрации Со г практически не изменяются. Вдвое увеличиваются концентрации СаСОэ по сравнению с концентрациями в промежуточных водах, и значительно увеличиваются концентрации Бе, Р и Мп. Последнее обусловлено их формой нахождения в придонном слое и в осадках (см. выше). Концентрации терригенных составляющих взвеси также увеличиваются.

Значительное обогащение взвеси в нефелоидном слое терриген-ным веществом, составляющим половину всей взвеси, вместе с ростом концентраций самой взвеси является несомненным свидетельством того, что во взвесь поступает вещество, отличающееся по составу от материала, приходящего сверху. Химический состав взвеси нефелоидного слоя формируется в основном за счет ресуспензии донных осадков, которая может происходить на шельфе и континентальном склоне в результате эрозии дна, а вновь образованная взвесь включается в нефелоидный слой и переносится течениями на большие расстояния.

3.2. Потоки вещества

Величины потоков вещества в районе исследования

В 46 и 49 рейсах НИС "Академик Мстислав Келдыш" проводилось исследование потоков вещества с использованием трех седи-ментационных ловушек, поставленных на дно с помощью ГОА "Мир". Потоки варьировали от 364 до 543 мг • м-2 • сут1 (табл. 6). Данные американских исследователей, изучавших потоки вещества в зоне влияния Западного пограничного глубинного течения на 38° с.ш. на глубине 3577 м, показали близкую величину - 455 мг • м'2 • сут"1 [Gardner et al., 1985]. Разлйчия в величинах суммарных потоков, определенные в 2001 г. в разное время, обусловлены тем, что стрежень течения и, соответственно, зона максимальной мутности были несколько восточнее и выше места постановки 1-й ловушки, ловушка стояла в сравнительно чистой воде. Во время экспозиции 2-й ловушки стрежень течения сдвинулся на запад, и 4/5 всего времени экспозиции ловушка находилась в более мутной воде. Изменение положения контурного течения и нефелоидного слоя влияет на величины вертикальных потоков вещества.

Таблица 6. Суммарные потоки вещества по данным седиментационных _ловушек _

№ седиментационной ловушки, тип Даты постановки-снятия Экспозиция, сут Суммарный поток, мг • м"2 • сут1

1, четырехцилиндровая 19 июля - 21 июля 2001 г. 2.67 364

2, трехцилиндровая 22 июля 2001 г. - 01 августа 2001 г 9.35 543

3, четырехцилиндровая 25 июня 2003 г. - 5 июля 2003 г. 10.1 514

Микроскопические исследования материала

В составе полученного материала, по определению Г.М.Виноградова (2001 г.) и Э.И.Мусаевой (2003 г.), преобладает тонкий хлопьевидный детрит, содержащий в себе терригенные и биогенные компоненты. Из других частиц определены фекальные пеллеты, спикулы губок, створки диатомовых, раковины фораминифер, ли-ночные шкурки копепод и др. Это соответствует тому, что наблюдали в седиментационных ловушках американские ученые, проводившие исследование нефелоидного слоя с помощью седиментационных ловушек в 1976 г. [Gardner et al., 1985]. Абсолютное преобладание хлопьевидного детрита, а также присутствие в пробах пеллет и других биогенных частиц свидетельствует о том, что терригенные частицы на дно доставляет преимущественно биогенный материал, т.е. осаждение происходит за счет биоседиментации. Этот

вывод подтверждается и распределением фильтрующего планктона в нефелоидном слое [Виноградов, Виноградов, 2002].

Минералогия осадочного вещества

Дифрактометрическое исследование материала из ловушки 2 (9.35 суток, июль 2001 г.) показало, что биогенный кальцит составляет 35%, а терригенный материал - 65% от кристаллической фазы. Доля обломочной части немного выше глинистой, отношение глинистые/обломочные составляет 0.86. В обломочной части преобладает кварц - 29%, содержание полевых шпатов составляет 6%, их отношение 4.8. В глинистой части преобладают монтмориллонит -13% и иллит - 12%, суммарное содержание каолинита и хлорита составляет 5%. Некоторое преобладание монтмориллонита над иллитом соответствует данным по поверхностным осадкам в нижней части склона Ньюфаундлендской Банки, что обусловлено размывом и выносом на глубину осадочного материала древних отложений шельфа [Alam, Piper, 1981]. Материал с таким соотношением глинистых минералов может быть принесен Гольфстримом [Pastouret et al., 1975] или Западным пограничным глубинным течением [Zimmerman, 1972].

Химический состав осадочного вещества

Материал из седиментационных ловушек был проанализирован на те же химические элементы, что и взвесь. Полученные данные показывают, что больших различий в химическом составе между материалом из ловушек и взвесью нет, что свидетельствует о близости осаждающегося и взвешенного вещества. Заметная разница наблюдается только для SiaM, что обусловлено попаданием в ловушки спикул губок.

Таблица 7. Содержание основных осадкообразующих компонентов (%) _в осаждающемся материале и их потоки (мг • м2 -сут"1)_

Компоненты Ловушка № 1 (2001 г.) Ловушка № 2 (2001 г.) Ловушка № 3 (2003 г.)

содержания потоки содержания потоки содержания потоки

Вал ' 364 543 514

ОВ 2.7 10.0 3.2 17.3 3.5 17.8

СаС03 35.1 128 39.1 212 30.8 158

SiO, lau 5.8 20.9 3.1 16.9 5.1 26.2

Терригенное вещество 56.4 205 54.6 296 60.6 312

Данные о составе вещества и структура потоков показали, что тер-ригенные компоненты несколько преобладают над биогенными в осаждающемся материале - в среднем 57.3 и 42.7% соответственно (табл. 7). В составе биогенного вещества преобладают карбонаты; содержание органического вещества на порядок меньше, аморфного кремнезема - меньше в 6-10 раз. Эти данные соответствуют результатам визуального просмотра полученного материала (см. выше).

Полученные результаты по составу вещества (соотношению биогенных и терригенных компонентов) хорошо согласуются с данными американских ученых, показавших, что в нефелоидном слое контурного течения в Северной Атлантике на больших глубинах соотношения очень близки. Близок и состав биогенного вещества, в котором преобладают карбонаты [Gardner et al., 1985].

4. Донные осадки

Седиментациопные провинции и литология осадков

В пределах полигона "Титаник" выделены три седимеитацион-ные провинции, принципиально различающиеся по характеру современного осадконакопления (рис. 12) [Богданов и др., 2002; 2004]. Во всех провинциях донные осадки были получены разными геологическими приборами.

Первая седиментационная провинция расположена к северо-западу от каньона Титаник и приурочена к проградирующему континентальному склону, сформировавшемуся еще в мезозое, а морфология его поверхности является результатом позднетретичных и четвертичных геоморфологических процессов. В строении осадочного чехла по литологическим данным колонок, взятых грунтовой трубкой, выделяется два слоя - голоценовый и вюрмский. Мощность голоценового слоя убывает вниз по склону. Голоценовые осадки сложены алевритово-пелитовым илом с содержанием СаСОэ около 30%. Карбонатный материал сложен раковинами планктонных фораминифер и кокколитами. Донные осадки выделенных слоев существенно различаются. Нижние слои колонок намного плотнее -по составу и плотности они соответствуют осадкам второй седи-ментационной провинции, определенным как вюрмские.

Вторая седиментационная провинция расположена к юго-востоку от первой и занимает центральную часть полигона. Ее восточная граница проходит непосредственно у затонувшего "Титаника" на глубине примерно 3770-3775 м. При погружениях ГОА "Мир" в пределах этой провинции наблюдалось выровненное достаточно плотное дно, местами присыпанное рыхлыми светло-коричневыми карбонатными осадками, часто со знаками ряби. Основная же часть поверхности дна этой провинции сложена темно-серыми очень плотными вюрмскими

10" 03' 50-00' 55' 30" 45' 40' 49°36'а.д.

Рис. 12. Седиментационные провинции (1-Ш) на полигоне "Титаник". Рельеф дна по нашим данным эхолотного промера в 42-49 рейсах НИС "Академик Мстислав Келдыш". Формы осадочного рельефа по Е.исЬир! е1 а1. (1988) и Р.СосЬопа1 е1 а1. (1989).

1 - границы выделенных седиментационных провинций; 2 - обозначения (номера) провинций; 3 - изобаты; 4- положение и номера колонок, описываемых ниже. Жирной линией показано положение разреза, секущего седиментационные провинции (см. ниже)

глинами. На поверхности глин присутствуют окатанные и угловатые обломки кристаллических пород (материал ледового и айсбергового разноса). Лишь местами на его поверхности присутствует маломощная присыпка карбонатных донных осадков, которая является эфемерной и при увеличении скорости придонных течений сносится за пределы района. В этой провинции существуют условия неотложения осадочного материала, сформировался перерыв в осадконакоплении. Только на границе с третьей седиментационной провинцией накапливается маломощный слой рыхлых слабокарбонатных осадков.

Третья седиментациоиная провинция занимает восточную часть полигона. На поверхности дна развиты молодые светло-коричневые карбонатные, в разной степени отсортированные рыхлые осадки. При исследовании морфологии поверхности дна с помощью локаторов бокового обзора [ЦсИир! е1 а1., 1988] в пределах этой седиментационной провинции встречались структуры, указывающие на достаточно интенсивное воздействие придонных течений на осадки (знаки ряби, песчаные волны й др.).

Строение осадочного чехла существенно отличается от строения осадков во второй седиментационной провинции. Во всех случаях опробования дна геологические трубки приносили колонки осадков длиной более 240 см. Осадочные разрезы представлены рыхлыми карбонатными осадками. Ни в одном случае до глубины 3405 м подстилающие их глины достигнуты не были. И только на глубинах менее 3200 м в колонках были обнаружены доголоцено-вые осадки.

Из анализа материала по литологическому составу донных осадков можно сделать несколько выводов. Прежде всего, в разрезах этой зоны до глубины 3405 м не вскрыты вюрмские осадки, которые обнажаются во второй провинции и являются нижним горизонтом в осадочных разрезах первой провинции. Их возрастными аналогами являются аномально окрашенные в кирпично-коричне-вый цвет пелитовые илы, обнаруженные в осадочных разрезах на глубинах 3206 и 3078 м (ст. 4201 и 4214). Во-вторых, в пределах третьей провинции вскрыты слоистые разрезы. Эта слоистость проявляется в изменении, прежде всего, гранулометрического состава. В колонках не встречается прослоев, в осадках которых резко преобладала бы одна какая-либо гранулометрическая фракция. Изменчиво и вертикальное распределение СаСОэ, увеличение его содержаний характерно для более грубозернистых отложений.

В-третьих, природа границ между литологическими слоями и характер изменения гранулометрического состава осадков в разрезах по вертикали не одинаковы. В одних случаях нижняя и верхняя границы смены тонких осадков на грубые - резкие, в других - постепенные.

Минералогия донных осадков

Минеральный состав крупноалевритовой фракции донных осадков изучался в Аналитической лаборатории ИОРАН. Эта фракция была разделена на тяжелую и легкую подфракциии. Легкая - абсолютно преобладала, составляя более 90% всей фракции.

В легкой подфракции основным минералом является кварц, его содержание составляет 29.8-57.4%. Содержание полевых шпатов равно 4.6-13.4%. Их соотношение (отношение кварц/полевой шпат) колеблется от 3.2 до 8.3, что близко к соотношению этих минералов из седиментационных ловушек. В значительном количестве присутствуют карбонатные биогенные остатки, неопределенные измененные обломки пород и в меньшем количестве - кремнистые биогенные остатки.

На рис. 13 приведены результаты исследований тяжелой подфракции поверхностных осадков. Кроме указанных минералов, в

Рис. 13. Средний минеральный состав тяжелой подфракции крупноалевритовой фракции поверхностных осадков: 1 - осадки первой седиментационной провинции; 2 - осадки второй седиментационной провинции; 3 - осадки третьей седиментационной провинции

осадках всех провинций присутствуют в единичных зернах вулканическое стекло, оливин, брукит, анатаз, турмалин, ставролит. Анализ показывает, что во второй провинции при уменьшении содержания основных минералов (слюды и роговой обманки) существенно увеличивается, по сравнению с первой провинцией, содержание граната и глауконита. Наиболее показательными отличиями минерального состава осадков третьей седиментационной провинции является, во-первых, увеличение содержания сравнительно тяжелых минералов и резкое уменьшение таких хорошо флотируемых минералов, как слюда. Во-вторых, наблюдается уменьшение содержания гидроокислов железа и появление в осадках хлорита. Следует также подчеркнуть, что при неодинаковом соотношении содержания минералов в осадках разных седиментационных провинций сильная изменчивость наблюдается и в вертикальном осадочном разрезе в пределах каждой провинции.

Судя по составу пород питающих провинций, можно было ожидать существенной изменчивости состава глинистых минералов в осадках исследованного района. Однако существенных различий в

их составе не было. Следует отметить, что в исследованных осадках отношение монтмориллонит/иллит несколько меньше 1. В материале из седиментационных ловушек эта величина несколько выше 1. Это свидетельствует о том, что в ловушки попадает материал дальнего переноса тонкого осадочного материала, предполагаемый Н.Фагелем с соавторами [Fagel et al., 2001; ]

Из анализа приведенного материала можно заключить следующее. Во-первых, поставка терригенного осадочного материала осуществляется как с,прилегающего к району исследования континентального склона Северной Америки, так и с Западным пограничным глубинным течением. Во-вторых, в вюрме поступление осадочного материала с вдольсклоновым течением, судя по соотношению глинистых минералов в осадках [Alam, Piper, 1981], было ослаблено, что связано, вероятно, с перемещением течения на большие глубины. Формирование плотных отложений второй седимен-тационной провинции, по-видимому, происходило в ледниковое время. В-третьих, при формировании осадочных разрезов в третьей седиментационной провинции происходило частое изменение соотношения минералов. Эта связано с изменением во времени интенсивности придонных течений, производящих сортировку захораниваемых в осадках частиц по гидравлической крупности.

Химия донных осадков

При анализе химического состава донных осадков следует обратить внимание на соотношения биогенных и терригенных компонентов. Главным биогенным компонентом осадков исследуемого района является карбонат кальция, так как содержания других компонентов (Со г и Si02aM) крайне низки - менее 0.4 и 5% соответственно.

Для осадков первой седиментационной провинции характерны колебания содержания СаСОэ от 5 до 35.5%. Абсолютное преобладание терригенного материала в отдельных прослоях связано с изменчивостью сброса вниз по склону ранее отложенного на шельфе и на континентальном склоне вещества.

Плотные вюрмские пелитовые и алевритово-пелитовые осадки второй седиментационной провинции характеризуются исключительно низкими для этого района содержаниями СаСОэ (0-7%, в среднем - 2%).

В осадках третьей седиментационной провинции концентрации СаСОэ колеблются от 7 до 65%. Высокие концентрации (более 40%) отмечаются в грубозернистых осадках - песках и алевритах, что обусловлено основным носителем его - фораминиферами, - концентрирующимся в крупных фракциях осадков. Низкие его концентрации обнаружены в алевритово-пелитовых и пелитовых илах.

Обратно карбонату кальция распределяется органический углерод. Его концентрации выше в тонкодисперсных осадках.

Таблица 8, Средние содержания основных породообразующих элементов в осадках третьей седиментационной провинции (%)

Осадки (количество _образцов)

С р СаСО, я 81 А1

орг 3 ам вал

Ре

Мп

Грубозернистые (32) 0.22 0.016 44 8.65? 18.31 3.22 1.96 0.03

Тонкодисперсные (27) 0.36 0.08 22.8 2.18 21.65 6.49 2.84 0.07

Взвесь нефелоидного 1.2 0.06 41.6 0.69 12.45 3.92 1.92 0.06

слоя, ниже 3400 м (37)

Среднее по 3 седимен- 1.52 0.09 33.9 2.40 16.43 4.77 2.41 0.06

тационным ловушкам *

В таблице 8 показан средний состав осадков третьей провинции отдельно для грубозернистых осадков (песков и алеврито-песков) и тонкодисперсной части осадков (пелитовых и алевритово-пелитовых илов). Для сравнения приведены данные о содержаниях химических элементов во взвеси нефелоидного слоя и в материале, осажденном в седиментационных ловушках.

Видны различия в составе тонкодисперсных и грубозернистых осадков, что относится ко всем химическим элементам. Содержания почти всех рассматриваемых элементов, кроме СаСОэ, в тонкодисперсных осадках значительно выше, что связано с приуроченностью большинства из них к глинистым минералам, обладающим большой сорбционной емкостью.

При сравнении химического состава донных осадков с составом взвеси из нефелоидного слоя и материалом из седиментационных ловушек можно видеть определенное сходство. Это свидетельствует о том, что осадки формируются за счет вещества, находящегося в нефелоидном слое.

5. Общие закономерности миграции осадочного материала в пределах полигона и его захоронение в донных осадках

Роль живого вещества и биогенных процессов в седиментации

На полигоне "Титаник", так же как и на полигоне "Комсомолец", в составе осаждающегося в толще воды вещества абсолютно преобладают биогенные частицы. Наиболее многочисленными частицами, обнаруженными в седиментационных ловушках, являются агрегаты органического хлопьевидного детрита. Для таких агрегатов характерным является обилие глинистых терригенных частиц, налипших на внешних поверхностях детрита. Другие биогенные частицы пред-

ставлены фекальными пеллетами зоопланктона, многочисленными створками диатомовых и раковинами фораминифер (см. выше). Абсолютное преобладание в седиментационных ловушках биогенных частиц свидетельствует о том, что главным механизмом седиментации на этом полигоне, как и на полигоне "Комсомолец", является биоседиментация, Этот вывод подтверждается и распределением фильтрующего планктона в нефелоидном слое [Виноградов, Виноградов, 2002]. Кроме того, большую роль в седиментации из пограничного с дном слоя играют бентосные организмы-фильтраторы, которые преобладают в составе донных животных [Галкин, 2002]. Они безвыбо-рочно фильтруют придонную тонкую взвесь, переводя ее в агрегированное состояние - в пеллеты и псевдопеллеты.

Соотношения вертикального и латерального потоков

в нефелоидном слое

Приведенные данные показывают, что материал, формирующий донные осадки, поступает из нефелоидного слоя. Измеренные вертикальные потоки в нефелоидном слое показывают незначительные вариации. Сопоставление величин латерального и вертикального потоков показало, что последний более чем в 1 миллион раз ниже латерального потока (отношение Рверт/Рлатер =0.00000074). Расчет для отдельных компонентов взвешенного вещества (табл. 9) показывает, что наиболее велика эта разница для карбонатного материала, а наименьшая - для аморфного кремнезема. Последнее обусловлено, вероятно, лучшей сохранностью скелетов диатомовых в составе пеллет, чем в рассеянном виде, а также присутствием в материале из седиментационных ловушек кремнистых фрагментов донных организмов - спикул губок.

Полученные соотношения свидетельствуют о том, что нефело-идный слой в районе полигона "Титаник" является, так же как для полигона "Комсомолец", зоной транзита осадочного материала.

Таблица 9. Сопоставление средних латеральных и вертикальных потоков осадочного вещества и его компонентов в толще нефелоидного

слоя, г/сут

Компонент Взвесь Вертикальные, потоки % осаждения

Валовое вещество 637632 0.474 0.00000074

ОВ 15303 0.015 0.00000098

СаС03 265255 0.166 0.00000062

э*о2ам 8799 0.022 0.0000025

Литогенное в-во 346872 0.271 0.00000078

Основные черты седиментации в районе исследования

Седиментация в районе полигона "Титаник" происходит под влиянием Западного пограничного глубинного течения. Стрежень течения в разные сезоны и годы может занимать разные гипсометрические уровни, оно мигрирует по вертикали [Рккаг!, Бте^е, 1998]. Скорости течений, по разным данным, значительно варьируют и достигают в 1 м от дна значений 3-50 см ■ с1. Течения с такими скоростями воздействуют на донные осадки, способствуя усилению или ослаблению седиментации, сортировке осадочного материала в осадках, образованию характерных форм микрорельефа.

При увеличении скорости придонных течений над плотными глинистыми осадками, где силы сцепления глинистых частиц больше сил эрозии, будет наблюдаться неотложение осадков или осаждение грубозернистого материала (вторая седиментационная провинция). Воздействие течения на разжиженные осадки будет выражаться в выносе тонкого материала из осадков в нефелоидный слой и, соответственно, в укрупнении гранулометрического состава осадка. При уменьшении скорости течения будет наблюдаться осаждение материала из нефелоидного слоя.

В третьей седиментационной провинции в голоцене накапливаются осадки, обогащенные карбонатным материалом. Значительная переработка осадочного материала течениями отмечается повсюду, от глубины 3770 м до глубины 3405 м. Вверх по склону течение ослабевает, о чем свидетельствует накопление тонких илов на глубине 3206 м (ст. 4201), но скорости осадконакопления здесь выше фоновых. В этой провинции происходит дополнительная поставка осадочного материала, приносимого контурным течением. Скорости осадконакопления на глубинах 3100-3770 м значительно превышают фоновые скорости. На этих глубинах формируется мощное аномальное аккумулятивное тело, вытянутое вдоль изобат, со специфическим строением осадочного разреза (контурит).

ГЛАВА IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВДОЛЬСКЛОНОВЫХ ТЕЧЕНИЙ

1. Морфологические особенности

Континентальный склон в районе о. Медвежий сравнительно ровный, имеет слабый наклон (менее 1°) на запад. Простирание склона - на север-северо-восток. Крупные нарушения отсутствуют. Для склона характерны выводные каньоны турбидитных потоков. В

голоценовых разрезах осадков в пределах полигона турбидитные отложения не отмечены.

На полигоне "Титаник" район исследования представляет собой подковообразную структуру, образованную с запада и с севера континентальным склоном Северной Америки, а с востока - склоном осадочного Юго-восточного Ньюфаундлендского хребта.

На столь разных по морфологии полигонах и контурные течения ведут себя по-разному. Если в Норвежском море течение идет вдоль спокойного, ровного склона, то на полигоне "Титаник" Западное пограничное глубинное течение идет по подковообразной траектории, следуя изобатам, и усиливает или ослабляет свое воздействие на донные осадки.

2. Контурные течения

В Норвежском море подводное контурное течение следует на север вдоль континентального склона о. Медвежий. Воды придонного потока сформированы гренландской водой, заполняющей нижнюю часть бассейна Норвежского моря. В районе исследования стрежень течения расположен на глубине примерно 1680 м, на меньших и больших глубинах его скорости становятся ниже [Фомин, Щербинин, 1996; МсРЬее а а1., 1998].

Имеющийся двухлетний ряд измерений скорости и направления течений на полигоне на глубинах 5-20 м от дна показал высокую изменчивость. Систематически, через 3-8 и 20-30 дней, течение меняет направление на обратное. Часто оно направлено вверх или вниз по склону поперек генерального направления. Максимальные скорости в 20 м от дна, отмеченные нашими и иностранными учеными, достигают 50 см • с1, результирующая скорость переноса воды за период наблюдений составили 1.1 см • с1.

Осадконакопление на полигоне "Титаник" происходит под влиянием Западного пограничного глубинного течения, которое вторгается на полигон, огибая южную оконечность Юго-восточного Ньюфаундлендского хребта, и следует вдоль изобат на север, затем на запад, поворачивая вдоль склона на юго-запад.

Большие ряды измерения течений на этом полигоне отсутствуют. Наблюдения за сносом аппаратов "Мир" у дна свидетельствуют о высоких скоростях течения, достигающих 50 см • с"1 в 1 м от дна. Данные, полученные при прямом измерении течений АОСР в 1.5 м от дна в течение 2.5 суток, показали, что средняя скорость течения составляет 4.43±2.79 см • с"1, а максимальная 14 см • с1. Основным регулятором является Гольфстрим, продуцирующий теплые и холодные ринги, вихревая кинетическая энергия которых передается в нижележащие слои, влияя на изменчивость глубинно-

го течения [Dickson, 1983; Richardson, 1983; Schmitz, 1984]. Все приведенное выше свидетельствует о том, что у рассматриваемых глубинных течений общее только то, что они являются контурными, следуют направлениям изобат и обладают высокой изменчивостью разных масштабов. Существенным различием является то, что средняя результирующая скорость Западного пограничного глубинного течения значительно, по крайней мере в 5 раз, превышает скорости глубинного течения в Норвежском море.

3. Нефелоидный слой

Факторы формирования нефелоидного слоя

Главной седиментологической особенностью, присущей придонным течениям на континентальном склоне, является наличие нефелоидного слоя - аккумулятора осадочного вещества в водной толще. Именно нефелоидный слой является источником материала при осадконакоплении в районах действия контурных течений.

Нефелоидный слой формируется за счет ряда процессов, проис-. ходящих на континентальном склоне. Во-первых, это поток осадочного материала с верхних горизонтов склона и шельфа вниз в результате воздействия на осадки короткопериодных интенсивных течений, образующихся внутренними волнами и приливами. При воздействии таких течений, направленных вверх по склону, происходит ресуспензия вещества осадков и образование промежуточных нефелоидных слоев, оторванных от дна, на уровне бровки шельфа и середины склона. Взвесь в этих слоях состоит преимущественно из литогенных мелкоалевритовых и пелитовых частиц [Dickson, McCave, 1986; Thorpe, White, 1988; Churchill et. al., 1988]. Поступления осадочного материала с более высоких уровней - постоянный и наиболее общий процесс для всех континентальных склонов.

Другим важным фактором формирования нефелоидного слоя является сброс осадочного материала вниз по глубоким подводным каньонам в виде турбидитных потоков, провоцируемых также внутренними волнами и приливными течениями [Shepard et al., 1979; Hotchkiss, Wunsch, 1982; Butman, 1988]. Периодически образовывающиеся нефелоидные слои могут отрываться от дна, двигаясь вдоль каньона, и по соответствующей изопикнической поверхности распространяться в сторону открытого океана. При этом мутность этих промежуточных слоев уменьшается за счет осаждения взвеси, которая частично попадает в придонный нефелоидный слой глубинного контурного течения, а частично распространяется в примыкающем к склону глубоководном бассейне. Такие промежуточные нефелоидные слои наблюдаются над континентальным скло-

ном во многих местах [Drake, 1974; Baker, Hickey, 1986; Ruch et al., 1988; Walsh et al., 1988; Лукашин и др., 2002 и др.].

Главным же фактором формирования нефелоидного слоя является эрозионная деятельность контурного придонного течения непосредственно по маршруту его прохождения. Это наиболее мощный по энергетике и постоянный поток в определенных гипсометрических границах, который продолжительное время воздействует на осадки, образуя характерные формы микрорельефа. Здесь образуется нижняя часть нефелоидного слоя - придонный перемешанный слой, возникающий в результате фрикционного взаимодействия потока воды и донных осадков. Легкие органоминеральные агрегаты и тонкие (алевритово-пелитовые) частицы в результате турбулентной диффузии выносятся из осадков и поднимаются вверх.

Состав взвешенного вещества в нефелоидном слое

Состав частиц взвеси в нефелоидном придонном слое отличается от состава взвеси в приповерхностном эвфотическом слое и в промежуточных водах. Основное отличие - преобладание в придонном слое терригенного вещества. Органическое взвешенное вещество значительно древней, чем в вышележащих водах, что обусловлено ресуспензией захороненной органики под влиянием донных течений [Hall, McCave, 1998; Thomsen, van Weering, 1998; Antia et al., 2001].

Характерной для нефелоидного слоя компонентой взвеси являются органоминеральные агрегаты. Они наблюдаются в нефелоидном слое повсюду, а их роль в транспортировке материала на дно чрезвычайно велика [McCave, 1984; Gross et al., 1988; Walsh, Gardner, 1992; Ransom et al., 1998; Thomsen, van Weering, 1998; McCave et al., 2001 и др.]. Эти агрегаты происходят из осаждающегося "морского снега", который, попадая в более динамичные условия придонного течения, дезинтегрируется на более тонкие частицы, которые захватывают рассеянный терригенный материал, вновь агрегируются и осаждаются на дно при уменьшении скорости течения. При усилении течения происходит ресуспензия частиц, латеральный перенос в нефелоидном слое и снова осаждение при уменьшении скорости течения. Это повторяется многократно. Наши данные по седи-ментационным ловушкам свидетельствуют, что агрегированный детритный материал (хлопьевидный детрит) составлял основную часть всех проб.

Взвесь нефелоидного слоя на рассматриваемых полигонах различается по химическому составу. У "Комсомольца" во взвеси больше органики и аморфного кремнезема, что обусловлено подтоком осадочного материала из мелководного Баренцева моря. Высокие

концентрации СаСОэ связаны, по-видимому, с ресуспензией орга-номинеральных агрегатов, захватывающих со дна раковины кок-колитофорид. В районе "Титаника" во взвеси больше карбонатов, попадающих в придонный нефелоидный слой в результате эрозии карбонатных осадков на разных уровнях континентального склона. На полигоне "Комсомолец" в нефелоидном слое взвесь существенно терригенная, тогда как на полигоне "Титаник" она извест-ково-терригенная.

Запас взвеси в нефелоидном слое

Нефелометрические съемки вместе с определениями концентраций взвешенного вещества позволили определить запасы взвеси в нефелоидном слое на обоих полигонах (табл. 10). Из таблицы видны различия для полигонов. Прежде всего, в промежуточном слое концентрации взвеси на полигоне "Комсомолец" в 6 раз выше, чем на полигоне "Титаник", а концентрации взвешенного вещества в самом нефелоидном слое различаются менее чем в 3 раза. На полигоне "Титаник" значительно выше мощность нефелоидного слоя, в разных участках контурного течения она варьирует от 380 до 730 м, а на полигоне "Комсомолец" - от 130 до 380 м. Средние мощности нефелоидного слоя различаются более чем в 2 раза. Это обусловлено, тем, что Западное пограничное глубинное течение намного интенсивней и проходит более длинный путь вдоль континентального склона, чем контурное течение в Норвежском море. Кроме того, оно проходит на значительно большей глубине, и поставка осадочного материала вниз по склону за счет эрозии осадков более обширной вышележащей части склона приливоотливными и другими течениями, по-видимому, значительно больше.

Значения валового и "чистого" запаса взвеси на полигонах отличаются незначительно. Однако валовой запас взвеси выше на полигоне "Комсомолец", а "чистый" - на полигоне "Титаник". Валовой запас взвеси в первом случае на 40% представлен веществом промежуточных вод, высокие концентрации взвеси в которых обусловлены поставкой вещества из Баренцева моря.

Потоки вещества в нефелоидном слое

Латеральный поток формируется взвешенным веществом, концентрирующимся в нефелоидном слое, и придонным контурным течением, перемещающим эту взвесь с определенной скоростью в определенном направлении. Вертикальный поток формируется агрегатами взвешенного вещества и крупными раковинами, способными осаждаться в динамически активных условиях нефелоидного слоя.

Таблица 10. Характеристики нефелоидного слоя на исследуемых

полигонах

Характеристики

{ "Комсомолец^

Титаник1

Фоновая концентрация, мг/л Средняя концентрация, мг/л Мощность нефелоидного слоя, м Валовой запас взвеси, г/м2 Чистый запас взвеси, г/м2 % чистого запаса

0.24 0.61 253 155 94 61

0.04 0.21 582 123 101 83

В столбе воды с основанием 1 м2 и высотой, равной мощности нефелоидного слоя, масса взвеси постоянно будет соответствовать валовому запасу взвеси в нефелоидном слое (рис. 14). Через параллельные боковые грани этого столба, перпендикулярные направлению течения, будет проходить латеральный поток, определяемый валовым запасом взвеси и скоростью течения. На полигоне "Комсомолец" средний валовой запас взвеси в нефелоидном слое составлял 155 г под м2, а на полигоне "Титаник" 123 г. Средняя скорость течения, по данным годовой станции, на полигоне "Комсомолец" составляет 1.1 см ■ с1, а для полигона "Титаник" можно принять скорость, немного превышающую минимальную из многих наблюдений -

5 см • с1. Исходя из этих данных, были рассчитаны суточные латеральные потоки вещества в нефелоидном слое, то есть определены массы вещества, проходящего через сечение шириной 1 м и высотой, равной мощности нефелоидного слоя. Для полигона "Комсомолец" суточный латеральный поток взвеси в столбе нефелоидного слоя со-

Рис. 14. Схема распределения латеральных н вертикальных потоков на полигонах

Течение 1.1 см/с

"Комсомолец

ставил 147 312 г, а для полигона "Титаник" - 531 360 г. Это значит, что в объеме столба воды в течение суток на полигоне "Титаник" было в 3.6 раза больше взвешенного вещества, чем на полигоне "Комсомолец", или в точку седиментации за единицу времени на полигон "Титаник" придонное контурное течение поставляет в 3.6 раза больше осадочного материала.

В этом же столбе воды происходит осаждение осадочного материала; представленного не дисперсной взвесью, а сравнительно крупным и плотным раковинным материалом и агрегатами взвешенного вещества - фекальными пеллетами зоопланктона, фильтрующего взвесь во всем столбе воды от поверхности до дна, и "морским снегом", состоящим из аморфного органического детрита. Измеренные значения вертикальных потоков составляют в среднем 146 мг • м"2 • сут-1 для полигона "Комсомолец" и 474 мг • м"2 • сут1 для полигона "Титаник". Сравнивая величины латеральных и вертикальных потоков на полигонах, обнаруживаем, что из толщи нефелоид-ного слоя и в том, и в другом исследуемых районах осаждается только около одной миллионной части того вещества, которое несут придонные контурные течения. Сравнение латеральных и вертикальных потоков в 12 точках в разные годы, где одновременно измерялись скорости течений, вертикальные потоки и взвесь, показало хорошую связь между этими потоками (рис. 15). Рисунок показывает, что латеральный поток определяет поток вертикальный.

600

500

I. 400 2

? 300 о с >х 3 200

100 -

• ш Ш

у = 2Е-09Х2 - 0.0008Х +168.88 = 0.9543

I -1 . I " 1 I -1-;— I .—■-

100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000

--1

Латеральный поток, г сут

Рис. 15. Зависимость между вертикальным и латеральным потоками

При латеральных потоках до 300000 г • сут"1 вертикальные потоки остаются практически постоянными - около 100 мг • м"2 • сут1. Такие потоки характерны для пелагических областей вне зоны влияния контурных течений. При большем увеличении латеральных потоков увеличиваются и вертикальные потоки. Крайняя левая точка соответствует годовой станции на полигоне "Комсомолец", где скорости седиментации близки к фоновым для бассейна, а предпоследняя точка справа соответствует средним данным по полигону "Титаник", где формируется контурит.

Вещественный состав материала, полученного в седиментаци-онных ловушках на полигонах, в значительной степени близок -преобладают детритные агрегаты с налипшими на них терриген-ными частицами, присутствуют фекальные пеллеты копепод и другого планктона, раковины фораминифер. Близость химического состава взвешенного и осажденного вещества для каждого полигона свидетельствует о том, что осаждается тот же материал, что и во взвеси, но укрупненный за счет биофильтрации и других процессов агрегирования рассеянного тонкодисперсного материала. Это свидетельствует о том, что в обоих случаях главным механизмом осаждения осадочного вещества является биоседиментация.

4. Донные осадки

Голоценовые донные осадки на полигоне "Комсомолец" представлены верхним слоем мощностью 20-50 см, сложенным терри-генными алевритово-пелитовыми илами с содержанием СаСОэ до 30%. Скорости их накопления не превышают 5 см в 1000 лет, что характерно для осадков Норвежско-Гренландского бассейна.

В пределах полигона "Титаник", примерно равного по площади полигону "Комсомолец", ситуация принципиально иная. Здесь выделены три седиментационные провинции, резко различающиеся по характеру современного осадконакопления. Наиболее интересны вторая и третья провинции. Во второй образовался перерыв в осадконакоплении, в третьей — происходит формирование контурита.

Гидрофизические съемки, проведенные на полигоне "Титаник" в сентябре 1995 и в августе 2000 гг., с использованием СТЭ- и нефе-лометрического зондирования, а также определение концентраций взвеси на разных горизонтах водной толщи позволили схематически воспроизвести условия седиментации. Были рассчитаны модельные скорости бароклинной составляющей течения, определены мощности нефелоидного слоя и интенсивности нефелометрической мутности в нем, что дало возможность рассчитать валовые запасы взвеси в нефелоидном слое, учитывая измеренные концентрации

1«Г !«• «*• С*' 50**00* ЧМ" 34* ва* «Г «М* 42;' »«*

1 VII /

ежэ *

Рис. 16. Схема распределения осадков, их абсолютных масс и вертикальных потоков осадочного материала в сентябре 1995 и в августе 2000 гг.: 1 - линия разреза с геологическими станциями; 2 - границы седиментационных зон; 3 - векторы бароклинной составляющей контурного течения; 4 - изобаты; 5 - изолинии запаса взвеси; 6 - распределение абсолютных масс для голоценовых осадков; 7 - вертикальные потоки осадочного вещества для сентября 1995 г.; 8 - то же для августа 2000 г.; 9 -голоцсновые отложения; 10 - плейстоценовые отложения

взвеси и соотношение концентраций взвеси и нефелометрической мутности. Запасы взвеси в нефелоидном слое и рассчитанные скорости течения позволили определить латеральные потоки взвеси на полигоне, а соотношение латеральных и вертикальных потоков -вертикальные потоки. Результаты показаны на рис. 16.

Рисунок 16 состоит из трех частей. Верхняя часть (а) показывает распределение векторов расчетных течений и запасов взвеси в нефелоидном слое по данным гидрофизической съемки в сентябре 1995 г. Ниже (б) показаны те же данные, но по результатам съемки в августе 2000 г. На этих рисунках нанесены также границы седи-ментационных провинций и положение станций отбора донных осадков грунтовыми трубками. Нижняя часть (в) представляет осадочный разрез, на котором дано распределение голоценовых и плейстоценовых осадков, литология осадков в колонках, распределение абсолютных масс осадков в голоцене, а также вертикальные потоки осадочного вещества по съемкам 1995 и 2000 гг.

Из рисунка 16 видно, что условия седиментации, имевшие место на полигоне в 1995 г. и в 2000 г., значительно различались. В 2000 г. скорости контурного течения были значительно ниже, чем в 1995 г., а их максимальные значения (стрежень течения) находились примерно в 3-4-х милях к востоку.

Распределение абсолютных масс осадков для голоцена показывает, что их максимальные значения, более 500 г • м"2 • год1, приурочены к средней части склона Юго-восточного Ньюфаундлендского хребта. На континентальном склоне Северной Америки в пределах полигона абсолютные массы значительно ниже.

Кривая распределения вертикальных потоков осадочного вещества, по данным гидрофизической съемки 1995 г., показывает, что минимальные значения расположены над II седиментационной провинцией - зоной голоценового перерыва, а максимальные - над III седиментационной провинцией, где отмечаются максимальные абсолютные массы осадков. Над I седиментационной провинцией они значительно ниже. Распределение потоков осадочного вещества по съемке 2000 г. показало, что величины потоков были на два порядка ниже в III седиментационной провинции, чем при съемке 1995 г.

Таким образом, распределение вертикальных потоков осадочного вещества соответствует распределению абсолютных масс осадков: потоки максимальны в зоне интенсивного осадкообразования и минимальны в зоне перерыва, неотложения современных осадков.

Сравнение абсолютных масс осадков в голоцене с современными вертикальными потоками осадочного материала показывает, что последние характеризуются большой изменчивостью, их величины могут значительно превышать абсолютные массы осадков и быть

намного ниже их. Таким образом, абсолютные массы осадков кон-турита могут быть обеспечены современными потоками осадочного материала из нефелоидного слоя.

Для второй седиментационной провинции характерны минимальные рассчитанные бароклинные скорости, минимальные концентрации взвеси (измеренные) и соответственно ее запас и латеральные и вертикальные потоки. Эти данные говорят о том, что скорости осад-конакопления здесь должны быть близки к фоновым. Однако на поверхности обнаружены темно-серые плейстоценовые глины, а на них отложены продукты ледового разноса, т.е. здесь образовался перерыв в седиментации. Такой перерыв может сформироваться только при очень высоких скоростях течения, при которых алевритовые и пели-товые частицы не могут осесть, с одной стороны, а с другой - могут быть вымыты из осадков. О высоких скоростях у дна неоднократно сообщали пилоты ГОА "Мир". Наиболее вероятным механизмом, поддерживающим перерыв в осадконакоплении, являются вихревые структуры, время от времени генерируемые течением и проходящие по определенной траектории, вымывая со дна осевшие частицы.

Таким образом, сравнение полученного материала по осадкам на двух полигонах показывает значительные различия. На полигоне "Комсомолец" формирование донных осадков происходит спокойно и осадки довольно равномерно распределяются по площади дна полигона. На полигоне "Титаник" выделено три седиментаци-онные провинции, в которых осадкообразование происходит по-разному - от перерыва в осадконакоплении до интенсивной седиментации, на порядок величины превышающей фоновую. Это связано с различиями в условиях седиментации на полигонах.

Во-первых, на этих полигонах разный рельеф. На полигоне "Комсомолец" он пологий, спокойный, без значительных изгибов, а на полигоне "Титаник" он имеет подковообразную форму с желобом в центре полигона. Форма рельефа контролирует траекторию придонного течения и в значительной степени определяет характер взаимодействия придонного контурного течения с дном.

Во-вторых, контурные течения на обоих полигонах постоянны. За период наблюдений стрежень течений находился на одном и том же гипсометрическом уровне - на полигоне "Комсомолец" на глубине примерно 1680 м, на полигоне "Титаник" он приурочен к глубинам 3600-3800 м. Скорости течения в 5 раз выше на "Титанике", чем на "Комсомольце". Это, при прочих равных условиях, обеспечивает больший подток осадочного материала в район седиментации. В обоих районах наблюдается значительная изменчивость разных временных масштабов. Она выражаются в изменении направления и скоростей течений, что отражается на интенсивности взаимодействия течений с

осадками - усиление или ослабление седиментации, ресуспензии, переноса осадочного материала. При спокойном рельефе на изменчивость течения оказывают влияние только вышеперечисленные факторы. При сложном рельефе на характер течения влияют его неровности. При вхождении на полигон "Титаник" течение поворачивает направо, при этом скорости у склона становятся меньше, а на внешней части течения увеличиваются. Это обусловливает осаждение взвеси в области замедления течения и ресуспензию разжиженных осадков в области усиления его. На внешней части потока создаются также условия для возникновения вихревых структур, проходящих с большой скоростью по определенной траектории и вызывающих условия неосаждения вещества и ресуспензии осадков, осевших на дно в период замедления течения.

В-третьих, нефелоидный слой на полигоне "Комсомолец" почти вдвое меньше по мощности, чем на полигоне "Титаник". Однако запасы взвеси на обоих полигонах примерно одинаковы, за счет более высоких концентраций взвеси на первом.

В-четвертых, перечисленные обстоятельства обусловливают на полигонах различия в латеральных и вертикальных потоках в не-фелоидном слое. Латеральные потоки зависят от запаса взвеси в нефелоидном слое и скорости течения, переносящего эту взвесь. Запасы взвеси на обоих полигонах близки, но скорости контурных течений различаются приблизительно в 5 раз. Поэтому латеральные потоки на полигоне "Титаник" значительно выше. Между латеральными потоками и потоками, поставляющими осадочный материал на морское дно, существует тесная связь, что и обусловливает более высокие вертикальные потоки на полигоне "Титаник".

Главным же механизмом осаждения вещества на обоих полигонах является биоседиментация, о чем свидетельствует состав осажденного в ловушках материала, а также распределение в нефелоидном слое фильтрующего планктона.

В соответствии с условиями седиментации на исследуемых полигонах в голоцене сформировались осадки, различающиеся скоростью накопления, мощностью отложений и литологическими характеристиками.

ВЫВОДЫ

1. Проведенное нами исследование показало, что процессы осад-конакопления в областях влияния контурных течений контролируются рельефом дна, скоростями течений, количеством взвеси в нефелоидном слое, определяющими латеральные и вертикальные потоки осадочного вещества.

2. Нефелоидный слой является аккумулятором взвешенного вещества и вместе с тем источником осадочного материала для донных осадков, о чем свидетельствует близость химического состава взвеси, осаждающегося в седиментационных ловушках вещества и осадков.

3. Нефелоидный слой в районах влияния контурных течений является зоной транзита осадочного материала, который частично включается в вертикальный поток на дно. При сравнении латеральных и вертикальных потоков установлено, что осаждается на дно лишь незначительная часть (около 0.000001) вещества нефелоидного слоя.

4. Латеральный поток осадочного вещества, формирующийся массой взвеси в нефелоидном слое и скоростью ее переноса, является основным фактором, контролирующим потоки осадочного вещества на дно и, соответственно, скорости седиментации. Вертикальные потоки зависят от латеральных потоков.

5. Главным механизмом осаждения вещества из нефелоидного слоя является биоседиментация. Осаждение дисперсных минеральных и биогенных частиц в толще воды осуществляется органоми-неральными агрегатами, образующимися в результате безвыборочной биофильтрации взвеси планктоном и фильтрующим бентосом, а также захвата тонкодисперсных терригенных частиц взвеси неоформленным биогенным детритом.

6. При существующих условиях на исследованных полигонах седиментация происходит по-разному: на полигоне "Комсомолец" идет нормальная для региона седиментация, на полигоне "Титаник" формируется конггурит, а также образовалась зона перерыва в осадкона-коплении.

Список основных публикаций по теме диссертации

1 .Лукашин В.Н., Виноградов М.Е., Гордеев В.Ю., Русаков В.Ю. Потоки осадочного материала в Норвежском море (по данным годовой станции с седимента-ционными ловушками). Доклады Академии Наук. 1996. Т.348. N 6. С. 826-829.

2. Лукашин В. Н., Гордеев В.Ю., Исаева А.Б., Русаков В.Ю. Исследование вертикальных потоков осадочного материала в Норвежском море с августа 1994 по июль 1995 гг. Геохимия. 1998. №9. С. 928-935.

3. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Шевченко В.П., Русаков В.Ю., Исаева А.Б. Исследование вертикальных потоков осадочного материала и его состава в Норвежском море в летние месяцы 1991-1995 гг. // Геохимия. 2000. № 2. С. 197-212.

4. Русаков В.Ю., Лукашин В.Н., Буровкин A.A. Седиментационная ловушка для кратковременных исследований вертикальных потоков вещества в океане // Океанология. 1996. Т.36. N5. С. 798-800.

5. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Руденко М.В. Методика и объем выполненных работ // Океанологические исследования и подводно-техничес-кие работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С.247-249.

6. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Иванов Г.В. Структура нефелоидного слоя и закономерности распределения взвеси // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С.258-263.

7. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Гордеев В.Ю., Русаков В.Ю. Потоки осадочного материала // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С.263-287.

8. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Серова В.В., Горбунова З.Н., Козлов С.А., Кондратенко A.B. Состав и свойства донных осадков // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С.287-313.

9. Богданов Ю.А., Лукашин В.Н. Общие закономерности миграции осадочного материала в пределах полигона и его захоронения в донных осадках // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М: Наука, 1996. С.313-318.

10. Русаков В.Ю., Лукашин В.Н., Дозоров Т.А., Москалев A.C., Буровкин A.A. Седиментационная ловушка для долгопериодных исследований вертикальных потоков вещества в океане - КСЛ-400/12 // Океанология. 1997. Т.37. N2. С.303-306.

11. Русаков В.Ю., Лукашин В.Н., Москалев A.C. Патент Ru №2119151 С1 на изобретение "Седиментационный пробоотборник" // Российское агентство по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), 1998. С. 1-8.

12. Lukashin V.N., Bogdanov Yu.A., Rusakov V.Yu., Isaeva A.B., Serova V.V., Shevchenko V.P. Study of Particulate fluxes in the Norwegian Sea // PACON 99 Abstracts. Sympo-sium June 23-25, 1999. Moscow, 1999. P.126.

13. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин B.H., Гордеев В.Ю., Алейник Д.Л. Осадконакопление в условиях контурных течений - важная проблема седимен-тологических исследований в Мировом океане. Океанологические исследования фронтальной зоны. Полигон "Титаник". М.: Наука. 2002. С. 148-158.

14. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Гордеев В.Ю., Емельянов Е.М. Строение и состав донных осадков. Океанологические исследования фронтальной зоны. Полигон "Титаник". М.: Наука. 2002. С. 163-209.

15. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Гордеев В.Ю., Алейник Д.Л. Исследование нефелоидного слоя. Океанологические исследования фронтальной зоны. Полигон "Титаник". М.: Наука. 2002. С. 235-262.

16. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н. Палеоокеанологические реконструкции. Специфика формирования осадочных разрезов в условиях интенсивных вдольсклоновых течений. Океанологические исследования фронтальной зоны. Полигон "Титаник". М.: Наука. 2002. С. 262-273.

17. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н. Итоги геологических исследований на полигоне "Титаник". Океанологические исследования фронтальной зоны. Полигон "Титаник". М.: Наука. 2002. С. 273-278.

18. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Сагалевич A.M., Лукашин В.Н. Позднечет-вертичные отложения полигона "Титаник" (континентальный склон Северной Америки) // Океанология. 2002. Т.42. №6. С. 867-874.

19. Богданов Ю.А., Сагалевич A.M., Лукашин В.Н. Формирование донных осадков в районе гибели "Титаника" // Природа. 2002. №7. С. 67-74.

20. Богданов Ю.А., Сагалевич A.M., Гурвич Е.Г. Лукашин В.Н. Формирование донных осадков в условиях интенсивных вдольсклоновых течений (полигон "Титаник" на Северо-Американском континентальном склоне)// Новые идеи в океанологии. Т. 2. М.: Наука, 2004. С.215-237.

Зак. 801. Тираж 100 экз.

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Лукашин, Вячеслав Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Эхолотный промер

2. Исследование гидрофизических параметров.

3. Фильтрация взвеси.

4. Исследование потоков вещества.

5. Исследование донных осадков.

6. Объем полученного материала.

ГЛАВА П. НОРВЕЖСКОЕ МОРЕ (ПОЛИГОН «КОМСОМОЛЕЦ»).

1. Геологическая обстановка и геоморфология района исследований.

2. Гидрофизические особенности района исследования.

Водные массы.

Придонные течения.

3. Взвешенный осадочный материал.

3.1. Нефелоидный слой.

Нефелометрические исследования.

Распределение взвешенного вещества.

Химический состав взвеси.

3.2. Вертикальные потоки вещества.

Величины потоков вещества в районе исследования.

Микроскопические исследования материала.

Минералогия осадочного вещества.

Химический состав осадочного вещества.

4. Донные осадки.

Литология осадков.

Минералогия донных осадков.

Химия донных осадков.

5. Общие закономерности миграции осадочного материала в пределах полигона и его захоронение в донных осадках.

Роль живого вещества и биогенных процессов в седиментации.

Соотношение вертикальных и горизонтальных потоков взвешенных частиц.

Захоронение поступающего осадочного материала в донных осад

ГЛАВА Ш. ПОЛИГОН «ТИТАНИК».

1. Геологическая обстановка и геоморфология района исследования.

2. Гидрофизические особенности района.

Водные массы.

Придонные течения.

3. Взвешенный осадочный материал.

3.1. Нефелоидный слой.

Нефелометрические исследования.

Распределение взвешенного вещества.

Химический состав взвеси.

3.2. Потоки вещества.

Величины потоков вещества в районе исследования.

Микроскопические исследования материала.

Минералогия осадочного вещества.

Химический состав осадочного вещества.

4. Донные осадки.

Седиментационные провинции и литология осадков.

Минералогия донных осадков.

Химия донных осадков.

Роль живого вещества и биогенных процессов в седиментации.

Соотношения вертикального и латерального потоков в нефелоидном слое.

Соотношение потока осадочного материала и абсолютных масс донных осадков.

Основные черты седиментации в районе исследования.

ГЛАВА IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ В

УСЛОВИЯХ ВДОЛЬСКЛОНОВЫХ ТЕЧЕНИЙ.

1. Морфологические особенности.

2. Контурные течения.

3. Нефелоидный слой.

Факторы формирования нефелоидного слоя.

Состав взвешенного вещества в нефелоидном слое.

Запас взвеси в нефелоидном слое.

Потоки вещества в нефелоидном слое.

4. Донные осадки.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений"

Осадкообразование в океанах контролируется четырьмя главными факторами, которые в совокупности определяют распределение и состав донных отложений [Лисицын, 1978].

Это; во-первых, климатическая зональность, определяющая степень подготовки осадочного материала на континентах, способ его транспортировки в океан (речной сток, аэрозольный перенос, ледовый разнос), условия развития жизни в океане (биологическую зональность), определяющие вертикальные потоки осадочного материала на дно и, как следствие, образование тех или других типов осадков.

Вторым фактором является циркумконтинентальная зональность, выражающаяся в уменьшении скоростей осадконакопления осадочного материала с удалением от континентов. Соответственно происходит смена типов осадков от быстро накапливающихся гемипелагических илов (терригенных, с большим содержанием Сорг, преимущественно восстановленный в приконтинентальной части океана до сильно окисленных эвпелагических глин в центральных частях океанов, накапливающихся со скоростью первых миллиметров в 1000 лет.

Вертикальная зональность определяет характер осадков на глубинах больше и меньше глубины карбонатонакопления (в среднем 4500 м), а также на подводных возвышенностях - хребтах и гайотах. Ниже глубины карбонатонакопления формируются терригенные или кремнисто-терригенные илы, выше - карбонатные, на вершинах поднятий образуются осадки, представленные известковыми частицами крупных гранулометрических разностей из-за усиления приливоотливных и др. течений.

Тектоническая зональность в океанском осадкообразовании проявляется главным образом на границах литосферных плит и выражается в осадочном покрове в виде сульфидных отложений, марганцевых корок и металлоносных осадков, для которых осадочный материал поступает из недр коры с гидротермальными водами.

Все терригенные и биогенные осадки образуются за счет осадочного материала, поступающего из тонкого (до 200 м) верхнего слоя (эвфотического) океана сквозь водную толщу по принципу «частица за частицей». Следует отметить, что осаждаются частицы не рассеянной тонкодисперсной взвеси, а крупных агрегатов, сформированных зоопланктоном в процессе фильтрации морской воды. Такие агрегаты способны быстро проходить водную толщу и достигать дна, не уносясь далеко течениями. Благодаря такому механизму мы наблюдаем распределение скелетных остатков организмов в осадках, соответствующее распределению этих организмов в эвфотическом слое [Лисицын, 1978;

Лисицын, Виноградов, 1983]. То же относится и к распределению биогенного терригенного детрита (лигнина) [Пересыпкин, Лукашин, 2001], минеральных ассоциаций и др. [Biscaye, 1965; Лисицын, 1978; Серова, 1988 и др.]. Это обусловлено тем, что на огромных пространствах океанского дна скорости придонных течений не превышают десятых долей и первых единиц сантиметров в секунду. Поэтому зональность питания океана осадочным материалом и его трансформации при осаждении на океанское дно отражаются в зональности состава и свойств донных отложений.

Таким образом, для «нормальной» океанской седиментации закономерно осадконакопление по схеме «частица за частицей», а скорости накопления осадков и их состав зависят от широтных климатических условий, удаленности от континентов, от глубины места отложения осадков и его тектонических особенностей.

Эта закономерная картина «нормальной» океанской седиментации нарушается на континентальных склонах и их подножьях. Для изучения процесса седиментации в океане необходимо понимание процессов, протекающих в зоне континентальных окраин, которые занимают около 11% площади Мирового океана. Здесь главная роль в осадконакоплении переходит к гравитационным силам, когда массы осадков, накопившихся на бровке шельфа и верхнем склоне, под действием силы тяжести сносятся вниз по склону в виде гигантских оползней и мутьевых потоков, текущих вниз по древним речным руслам или руслам, выработанным самими потоками. Эти огромные массы осадочного материала отлагаются у материкового подножья, создавая мощные (до 20 км) осадочные толщи с характерными структурами и текстурами [Лисицын, 2003]. Область материкового склона и подножья была названа А.П.Лисицыным [1988] вторым уровнем лавинной седиментации.

На эти процессы в нижней части склона и на подножье накладываются процессы перераспределения осадочного вещества под влиянием мощных устойчивых глубинных течений, проходящих вдоль континентальных склонов восточных окраин континентов (или западных границ океанов). «Это следствие действия силы Кориолиса, направляющей течения вдоль изобат. Такие течения называются контурными.» [Кеннет, 1987]. Они формируются в полярных зонах Мирового океана, являясь компенсационными потоками "глобального конвейера", определяющего перераспределение тепловой энергии в Мировом океане. Скорости этих течений, по данным прямых измерений, могут достигать десятков сантиметров в секунду [Swallow, Worthington, 1969; Warthington, 1976], они имеют глобальное распространение [Hogg, 1983; Broecker, 1991; Анисимов и др., 2002]. Для Северной Атлантики схема таких течений представлена на рис. 1.

При исследованиях вертикального распределения взвешенного вещества в глубинных водах над континентальным склоном в разных районах Атлантического океана было обнаружено значительное увеличение концентраций взвеси в придонных водах [Jerlov, 1953, 1961; Ewing, Thorndike, 1965; Eittreim et al., 1969; Eittreim, Ewing, 1972, 1974; Zaneveld et al, 1974; Eittreim et al, 1976; Biscaye, Eittraim, 1977 и др.]. Многочисленные данные показывают, что именно вдольсклоновые глубинные течения

Рис. 1. Глубинная циркуляция в Северной части Атлантического океана и положение гигантских контуритов. По McCave, Tucholke [Emery, Uchupy, 1984]: 1 -Североатлантические глубинные воды; 2 - Антарктические донные воды; 3 - Срединно-Атлантический хребет; 4 - гигантские осадочные хребты (дрифты). характеризуются высоким содержанием взвешенных частиц, намного превышающим содержание взвеси в промежуточных водах. Слой повышенной мутности был назван «нефелоидным слоем» [Ewing, Thorndike, 1965].

Исследования размеров взвешенных частиц в нефелоидном слое оптическими методами (по характеристикам обратного рассеяния) установили, что почти 90% взвеси представлено дисперсными частицами, имеющими размер 0.5-8.5 мкм [Carder et al., 1971, 1974; Pak et al., 1971; Zaneveld et al., 1974].

Исследования взвеси нефелоидного слоя в западной части Северной Атлантики [Richardson, 1980; Brunner, Biscaye, 1997] показали, что в ней присутствуют взмученные со дна бентосные фораминиферы, покрытые пленкой оксидов железа, а также заведомо несовременные планктонные фораминиферы, поступившие в воду из осадков ледникового этапа- плейстоцена. Эти данные показывают, что увеличение общего количества взвешенных частиц в придонных водах происходит за счет эрозии осадков океанского дна.

Образование нефелоидного слоя связано с рядом процессов, происходящих при взаимодействии текучей воды с влажными неконсолидированными донными осадками. Это взмучивание осадков и сброс материала с шельфа и верхней части склона интенсивными вдольбереговыми пограничными течениями и сильными штормами. Внутренние волны и приливоотливные течения также являются фактором, воздействующим на донные осадки склона. Еще одним источником взвеси в нефелоидном слое является вынос осадочного материала с шельфа и верхних частей континентального склона суспензионными потоками и оползневыми процессами. За счет этих факторов образуется верхняя часть придонного нефелоидного слоя, а также отдельные «облака» повышенной мутности, прилегающие к склону или оторванные от него [Nyffeler, Godet, 1986; Лукашин и др., 1996; 2002]. Наиболее высокие значения мутности наблюдаются в перемешанном придонном слое [Nyffeler, Godet, 1986]. Этот слой формируется за счет турбулентной диффузии, возникающей при взаимодействии текучей воды с дном, в результате тонкие частицы взмученных течением донных осадков могут отрываться от дна на значительную высоту. Мощность перемешанного придонного слоя составляет обычно десятки, редко сотню метров, тогда как весь нефелоидный слой занимает толщу воды в пределах от сотни до более тысячи метров [Eittreim et al., 1976; Biscaye, Eittraim, 1977; Nyffeler, Godet. 1986; Thomsen, Van Weering, 1998; Turnewitsch, Springer, 2001; Лукашин и др., 1996; 2002 и др.].

Таким образом, над континентальным склоном, в районах прохождения контурных течений, распределение взвеси в толще воды имеет два пика: верхний - в эвфотическом слое за счет развития планктона и нижний - придонный, обусловленный формированием нефелоидного слоя (рис. 2).

Одной из важных характеристик нефелоидного слоя является «запас взвеси» - масса взвешенных частиц, находящихся в столбе нефелоидного слоя над единицей площади дна (particulate standing crop). Запас взвеси выражается в единицах массы, отнесенных к площади основания столба воды (мкг-см'2 [Biscaye, Eittreim, 1977], гм'2 [Nyffeler, Godet, 1986]).

В нефелоидном слое различают «валовой» и «чистый» запас взвеси. «Валовой» запас взвеси (gross particulate standing crop) рассчитывается по валовым концентрациям взвеси в нефелоидном слое, а «чистый» запас взвеси (net particulate standing crop) - по разнице валовых концентраций и фоновых (концентрации «чистых» вод над нефелоидным слоем). Эти параметры являются очень важными седиментологическими характеристиками

Log светорассеяния, усл. сд.

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

Концентрации взвеси, мкг/л

1 i=l2 | H |з

Рис. 2. Типичный нефелометрический профиль с интенсивным нефелоидным слоем по [Biscaye, Eittreim, 1977]. Минимум концентраций взвеси определяется как «чистая» вода и принимается за границу нефелоидного слоя: 1 - валовой запас взвеси; 2 - чистый запас взвеси; 3 - потоки взвеси с учетом адвективного привноса. нефелоидного слоя, позволяющей судить о соотношении местного осадочного материала, поступившего из «чистых вод», и взвеси, привнесенной в результате адвективного переноса (см. рис. 2), а также рассчитывать адвективный (латеральный) поток осадочного вещества в нефелоидном слое. Этот параметр определяется из выражения

Нн

S = J р ■ dH, Нв

Где р - концентрация взвеси, H - глубина, Нн и Нв - глубины верхней и нижней границ нефелоидного слоя [ McCave, Tucholke, 1986].

Картина распределения чистого запаса взвеси в придонных водах Северной Атлантики (рис. 3) в общих чертах отражает картину распределения придонных течений. Исследования, выполненные у подножия континентального склона Новой Шотландии, показали, что область самых высоких значений концентраций взвеси и запаса взвешенного вещества в придонных водах распространяется к северу до 41.5° с.ш. [Biscaye, Eittreim, 1977; Biscaye et al., 1980].

Из нефелоидного слоя частицы постепенно осаждаются. Осаждение более интенсивно при уменьшении скорости придонных течений и увеличении гидравлической крупности частиц. С удалением от мест взмучивания, как по вертикали, так и по горизонтали, концентрация взвешенных частиц в воде уменьшается. В среднем в точки, расположенные выше в столбе воды, попадают частицы, источник которых находится на большем расстоянии, нежели источник частиц в более глубоких горизонтах.

В результате этого обычно при удалении от дна мутность в нефелоидном слое уменьшается. Однако это правило иногда нарушается, и ближе ко дну может наблюдаться несколько меньшая мутность, чем в вышележащих водах.

Контурные течения выполняют определенную геологическую работу, воздействуя на осадочные отложения дна и перераспределяя их. Взаимодействие течений с океанским дном разнообразно и всегда оставляет на дне следы, соответствующие силе взаимодействия. Это образование специфических форм рельефа - песчаных волн, гряд, дюн, промоин, формирующихся в результате эрозии осадков, переноса взмученного вещества и отложения его на дне. Накопление осадков с разной скоростью седиментации выражается в формировании осадочных тел с разной крупностью частиц, называемых «контуритами» [Heezen, Hollister, 1964; Hollister, Heezen, 1972; McCave, 1978; Hollister et al., 1978; McCave et al,. 1980; McCave, Tucholk, 1986 и др.]. Контуриты часто формируют мощные осадочные тела - дрифты, распространенные на всей траектории Западного пограничного глубинного течения (см. рис. 1).

Вдольсклоновые глубинные течения при определенных скоростях могут создавать условия неосаждения осадочного материала на дно и эрозии ранее накопленных отложений, например, в узких глубоководных проходах, в результате чего в осадочном разрезе формируются перерывы в осадконакоплении.

Определение параметров среды осадконакопления в условиях интенсивных придонных течений (скорость течения, характер поверхности дна, напряжение течения при взаимодействии с дном, вертикальная составляющая турбулентного потока, крупность зерен осадков, сила сцепления глинистых частиц, влажность осадков и др.), при которых будет происходить эрозия осадков, их взмучивание, перенос, отложение и т.д., является важной задачей седиментологии. Ее пытались решить многие ученые, разрабатывая модели поведения осадочных частиц при взаимодействии текучих вод с дном [Heesen, Hollister, 1971; McCave , 1984; van Rijn, 1993 и др.]. На наш взгляд, наиболее приемлемую модель предложил Дж.Кеннет [Кеннет, 1987], совместивший схемы Гарднера [Gardner, 1978] иПостмы [Postma, 1967].

SO юж

Рис. 3. Распределение «чистого» запаса взвеси в столбе нефелоидного слоя в Атлантическом океане, мкг-см"2 [Вувсауе, Е^гекп, 1977].

Эта модель, учитывая физические и литологические свойства осадков, позволяет определить при каких скоростях потока должно происходить вымывание частиц разной крупности из осадков, их перенос и отложение (рис. 4). Однако она не учитывает наличия большого количества органоминеральных агрегатов, которые имеют меньшую гидравлическую крупность, чем минеральные компоненты осадков. Поэтому эта модель была дополнена автором в части, касающейся скорости ресуспензии агрегатов. Для этого были использованы данные по исследованию порогов эрозии осадков и условий ресуспензии агрегатов, полученные немецкими учеными [Thomsen, Gust, 2000].

Диаметр частиц, мм

Рис. 4. Скорости придонных течений, вызывающих эрозию, перенос и отложение осадков в зависимости от размера зерен. Скорости измерены на расстоянии 15 см над поверхностью дна. По Д. Кеннету (1987), с использованием данных В.Гарднера [Gardner, 1978], ХЛостма [Postma, 1967] и Л.Томсена и Г.Густа [Thomsen, Gust, 2000].

Взмучивание глубоководных донных осадков может происходить при скоростях придонных течений примерно 20 см-с"1. Тем не менее, значительное переотложение осадочного материала требует гораздо больших скоростей. Отложение частиц со скоростями оседания равными или несколько большими 0.01 см с"1 может происходить при скоростях придонных течений, равных или несколько меньших 20 см-с"1. Однако большинство тонких частиц донных осадков имеет скорости осаждения менее 0.004 см-с"1, и осаждение этих частиц на дно возможно лишь при скоростях течений менее 15 см-с"1. Измеренные скорости течений вблизи крупных осадочных тел-дрифтов находятся в пределах от 5 до 15 см-с'1, хотя и имеются существенные отклонения от этого диапазона [Kidd, Hill, 1986]. Обычно в таких районах отложение преобладает, но оно прерывается короткими эпизодами эрозии.

Области интенсивного взмучивания донных осадков одновременно являются и областями быстрого осаждения взмученного осадочного материала из нефелоидного слоя [Rowe, Gardner, 1979; Gardner et al., 1985; Gross et al., 1988; Лукашин и др., 2002]. В таких областях наблюдается сходство химических составов донных осадков и взвеси [Bishop, Biscaye, 1982]. При высоких концентрациях взвешенных частиц наблюдается их быстрое агрегирование и осаждение. Более "старая" взвесь менее мутных вод теряет материал медленно, и в слабых нефелоидных слоях может присутствовать материал, взмученный несколько лет назад [McCave, 1983, 1984].

Придонные контурные течения могут переносить огромные массы осадочного материала на большие расстояния, а при уменьшении скоростей отлагать их на дне, формируя контуритовые осадочные хребты - дрифты.

Дрифты в Северной Атлантике начали образовываться с олигоцена, т.е. со времени усиления абиссальной циркуляции [Ewing., Hollister, 1972; Tucholke, Montain, 1979; Miller, Tucholke, 1983; Emery, Uchupi, 1984]. Благодаря активным работам по бурению контуритов (около 40 скважин) в проектах DSDP (Проект глубоководного бурения) и ODP (Проект океанского бурения), их литология хорошо изучена. Контуритовые фации имеют широкий спектр - от глинистых до песчаных с разным содержанием биогенных компонентов [Stow et al., 1998]. Это, в основном, карбонатные или терригенные илы, иногда с песчаными прослоями, образующимися при усилении течений, связанных с колебаниями климата [Бараш, 1988; Robinson, McCave, 1994]. Средняя скорость осадкообразования дрифтов Северной Атлантики, по данным глубоководного бурения, с неогена составляла 1.5-15 см в тыс. лет [Kidd, Hill, 1986; Stow et al., 1998], тогда как фоновая скорость седиментации изменялась от 0.2 до 4 см м в тыс. лет.

При изучении районов, где осадконакопление контролируется придонными течениями, было показано, что под осевыми частями течений, где скорости максимальны, образуется зона песков со знаками ряби, по краям - зона алевритово-пелитового и пелитового материала [McCave, 1982; Carter, Schafer, 1983]. Эти зоны соответствуют песчаной и алевритово-пелитовым фациям контуритов (рис. 5). В составе взвеси при таком распределении скоростей в течении также наблюдаются более крупные фракции в осевой части, а более тонкие - на периферии [Carter, Schafer, 1983].

Рис. 5. Осадочные фации на континентальном склоне и его подножии (по Carter, Schafer, 1983):

1 - песчаные фации бровки шельфа; 2 - глинистые фации склона; 3 - фации песчанистых контуритов; 4 - фации глинистых контуритов; 5 - биогенные структуры; 6 - гравий ледового разноса; 7 - гравий, покрытый железомарганцевой пленкой. .Цитологические комплексы, определенные в колонках донных осадков: Ai - современные глины; Аг -средне-голоценовые глины; В - ранне-голоценовые песчанистые глины с гравием. Придонные течения: I - Лабрадорское течение; П - Западное пограничное глубинное течение.

Таким образом, для образования осадочных тел должны выполняться три необходимых условия: 1) должна существовать система глубинных течений, 2) положение этой системы должно быть относительно стабильным, 3) должен быть источник поставки осадочного материала.

Имеющиеся в литературе сведения представлены многочисленными работами в разных регионах Мирового океана по исследованию процессов взаимодействия донных течений с океанским дном. Это - исследования скоростей и направлений контурных течений и их временной и пространственной изменчивости [Allen, Hartley, 1977; Blindheim, 1994; Csanady et al., 1988; Hogg, 1983; Jenkins, Rhines, 1980; Lazier, 1979; McPhee et al, 1998; Pickart, Smethie, 1998; Smethie et al., 2000 и др.], исследование аномальных явлений взаимодействия течений с донными осадками, связанных с флуктуациями течения («абиссальных штормов») [Hollister, Heezen, 1972; Gardner,

Sullivan, 1981; Hollister, McCave, 1984; Gross et al., 1988; Brunner, Biscaye, 1997 и др.], исследование нефелоидного слоя, состава его частиц в придонных течениях [Eittreim, Ewing, Thorndike, 1969; Carder et al., 1971, 1974; Thorndike, Sullivan, 1976; Biscaye, Eittreim, 1977; Bishop, Biscaye, 1982; Eittreim, McCave, 1983; Nyffeler, Godet, 1986; Thorpe, White, 1988 ; Ranson et al., 1998; Thomsen, 1998; и др.], изучение вертикальных потоков вещества и состава осаждающихся частиц [Rowe, Gardner, 1979; Gardner et al., 1985; Honjo et al., 1988; Antia et al., 1999], исследование донных осадков и скоростей седиментации [Erickson et al., 1961; Zimmerman, 1972; Piper, 1975; McCave, 1978; Alam, Piper, 1981; Alam et al, 1983; Kidd, Hill, 1986; Uchupi et al, 1988; Paetsch et al, 1992; Thomson et al, 2000; Bowles et al, 2003 и др.]. Эти исследования, в основном, проводились по отдельным темам и редко - комплексно [Bianchi, McCave, 2000; Carter, Schafer, 1983; Heezen, Hollister, 1971; McCave et al, 2001; McCave, Tucholke, 1986; Weering et al, 2001].

Актуальность темы. Все вышеприведенное свидетельствует о том, что система контурных течений - явление глобальное, а их влияние на седиментацию (распространение контуритовых отложений) прослеживается практически на всех континентальных склонах. В условиях взаимодействия контурных течений с осадками образуются очень специфичные донные отложения, являющиеся достаточно надежными критериями для распознания структурных элементов океанического дна, содержащих залежи целого ряда полезных ископаемых, прежде всего, углеводородного сырья [Ginsburg, Soloviev, 1998; Matveeva, 2001]. Однако всесторонних комплексных исследований современных условий и процессов седиментации для таких отложений практически не проводилось. Поэтому изучение процессов формирования океанских донных осадков в условиях интенсивных придонных вдольсклоновых течений в нижних частях и подножьях континентальных склонов в настоящее время является одной из ключевых проблем океанской седиментологии.

Следует отметить, что выбор районов исследования определялся трагическими событиями, и исследования выполнялись в экспедициях, изучавших условия залегания утонувших судов. В Норвежском море с борта НИС «Академик Мстислав Келдыш» и с помощью ГОА «Мир» проводились экологические и подводно-технические работы на европейском континентальном склоне вблизи о-ва Медвежий в районе гибели атомной подводной лодки «Комсомолец» в апреле 1989 г. Первые исследования в этом районе (весной 1989 г.) показали наличие вблизи лодки интенсивного придонного течения [Корчагин, 1991]. К моменту начала систематических исследований здесь было известно, что подводная лодка лежит в северной части конуса выноса Медвежинского желоба, была известна структура осадочного покрова и скорости седиментации [Vogt, 1986; Richardsen et al, 1991; Paetsch et al., 1992 и др.]. Однако основные компоненты осадочной системы -течения, нефелоидный слой, взвешенное вещество, его латеральные и вертикальные потоки - здесь изучены практически не были.

В северо-западной Атлантике исследования проводились в районе гибели суперлайнера «Титаник» весной 1912 г., где НИС «Академик Мстислав Келдыш» с ГОА «Мир» проводил работы по съемке документального и художественного фильма о «Титанике». Для научных геологических работ в этом районе была подготовлена программа, акцентированная на седиментологических исследованиях, включающих подробную съемку рельефа, детальное исследование гидрофизических характеристик морской воды, нефелоидного слоя, исследование концентраций и состава взвеси, всестороннее исследование донных осадков.

До наших работ в этом районе были известны сведения о характере рельефа, осадочного покрова на североамериканском континентальном склоне, а также косвенные данные о течениях (по характеру микрорельефа на поверхности осадков и по сносу ГОА «Alvin») [Alam, 1987; Piper, 1975; Ryan, 1986; Savoye et al., 1990; Uchupi et al., 1988 и др.]. Детальные же исследования компонентов седиментационной системы здесь также не проводились.

Исходя из этого, при организации геологических работ в районах исследований главной задачей было возможно более полное описание седиментационной обстановки (рельефа, гидрофизических особенностей, характеристик нефелоидного слоя, концентраций и состава взвеси, потоков осадочного вещества) и определение роли придонных течений в формировании донных осадков, описание строения и состава осадочной толщи как индикатора интенсивных контурных течений, развивающихся вдоль континентальных склонов и их подножий. Для этого необходимо было провести работы по геоморфологической и нефелометрической съемке, измерению течений и вертикальных потоков осадочного вещества на притопленных буйковых станциях, выполнить полигонные съемки гидрофизических параметров, а также отобрать на полигонах пробы взвеси и донных осадков, используя судовую технику и пробоотборники ГОА «Мир». Все необходимые работы были в рейсах проведены, и на основе полученного материала было выполнено настоящее исследование.

Целью работы является сравнительное комплексное системное исследование условий и процессов седиментации в районах действия контурных течений на континентальных склонах Европы (полигон «Комсомолец») и Северной Америки (полигон «Титаник»),

Основные задачи:

1) описание рельефа дна на исследованных полигонах;

2) определение характеристик контурных течений;

3) исследование распределения взвеси с выделением нефелоидного слоя, определение его характеристик - запаса взвеси в нефелоидном слое, латерального потока вещества в нефелоидном слое;

7) выяснение зависимости между латеральными потоками взвеси и потоками осадочного материала на дно;

8) сравнение вертикальных потоков осадочного материала и абсолютных масс осадков в голоцене;

Научная новизна

1. Впервые системно изучен процесс седиментации на континентальных склонах в зоне влияния контурных течений. Получены уникальные данные с помощью СТБ- и нефелометрического зондирования с одновременным отбором взвеси, проводимого в процессе экспозиции притопленных буйковых станций с измерителями течений и седиментационными ловушками. Эти данные показали, что нефелоидный слой, движущийся вместе с течением, является аккумулятором вещества и источником осадочного материала для донных осадков (близость химического и минерального состава взвеси и верхнего слоя донных осадков). Они также позволили определить латеральные и вертикальные потоки осадочного вещества в нефелоидном слое и впервые установить их взаимосвязь.

2. В результате проведенного исследования на полигоне «Титаник» выявлен контурит, образующийся в настоящее время, и определены условия его формирования (запас взвеси в нефелоидном слое, скорости и направление течений, латеральные потоки, вертикальные потоки).

Практическое значение работы

2. Результаты работы могут быть использованы для палеореконструкций при изучении древних осадочных толщ.

3. Предложенный комплекс методов исследования, безусловно, нужно использовать при прогнозе распространения вредных веществ (радиоактивные загрязнения, тяжелые металлы и др.) при морских экологических катастрофах.

Защищаемые положения

2. Нефелоидный слой является аккумулятором взвешенного вещества и, вместе с тем, источником осадочного материала для донных осадков.

3. Нефелоидный слой является зоной транзита осадочного материала.

5. Главным механизмом осаждения вещества из нефелоидного слоя является биоседиментация.

6. Современные условия седиментации на полигонах определяют характер отложений: на полигоне «Комсомолец» происходит нормальная для региона седиментация, на полигоне «Титаник» в голоцене формируется контурит, а также образовалась зона перерыва в осадконакоплении.

Личный вклад автора. Автор принимал участие практически во всех экспедициях в районы исследования, руководил геологическим отрядом, планировал исследования на каждый рейс, выбирал места постановки станций с седиментационными ловушками и измерителями течений, принимал участие в постановке и подъеме станций и обработке полученного материала. Он также принимал непосредственное участие в геоморфологических и гидрофизических работах, отборе проб осадков и взвеси и их обработке. Кроме того, автор модернизировал конструкцию малой седиментационной ловушки и разрабатывал конструкцию автоматической 12-стаканной седиментационной ловушки для годового исследования вертикальных потоков вещества [Русаков, Лукашин, Москалев, 1998 (Патент)].

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано около 20 работ в рецензируемых журналах и книгах (Доклады Академии наук, Геохимия, Океанология, книги издательства «Наука»). Материалы диссертации докладывались на 11-ой Международной школе морской геологии в 1994 г., на Международном конгрессе PACON 99 в 1999 г., на Третьем международном совещании по взаимодействию суши с океаном в Российской Арктике (LOIRA) в 2000 г., XV и XVI Международных школах морской геологии в 2003 и 2005 гг. Кроме того, материал по диссертации и диссертация в целом докладывалась на коллоквиуме Лаборатории физико-геологических исследований и на Ученом Совете геологического направления ИОРАН.

A.Б.Исаевой, к.г.-м.н. В.И.Пересыпкину, к.т.н. Т.А.Дозорову, к.г.-м.н. В.Ю.Русакову, Л.А.Гайворонской, к.г.-м.н. В.П.Шевченко и многим другим. Неоценимую помощь в просмотре осадочного материала из многочисленных седиментационных ловушек оказали академик РАН М.Е.Виноградов, к.б.н. Е.Г.Арашкевич, к.б.н. Г.М.Виноградов, к.б.н. Э.И.Мусаева, за что автор искренне благодарит их. Особую признательность хотелось бы выразить профессору Ю.А.Богданову, академику РАН А.П.Лисицыну, д.ф.-м.н.

B.И.Бышеву за ценные советы, полученные в процессе написания диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Лукашин, Вячеслав Николаевич

ВЫВОДЫ

1. Проведенное исследование показало, что процессы осадконакопления в областях влияния контурных течений контролируются рельефом дна, скоростями течений, количеством взвеси в нефелоидном слое, определяющими латеральные и вертикальные потоки осадочного вещества.

2. Нефелоидный слой является аккумулятором взвешенного вещества и, вместе с тем, источником осадочного материала для донных осадков, о чем свидетельствует близость химического состава взвеси, осаждающегося в седиментационных ловушках вещества и осадков.

5. Главным механизмом осаждения вещества из нефелоидного слоя является биоседиментация. Осаждение дисперсных минеральных и биогенных частиц в толще воды осуществляется органоминеральными агрегатами, образующимися в результате безвыборочной биофильтрации взвеси планктоном и фильтрующим бентосом, а также захвата тонкодисперсных терригенных частиц взвеси неоформленным биогенным детритом.

6. При существующих условиях на исследованных полигонах седиментация происходит по-разному: на полигоне «Комсомолец» идет нормальная для региона седиментация, на полигоне «Титаник» формируется контурит, а также образовалась зона перерыва в осадконакоплении.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Лукашин, Вячеслав Николаевич, Москва

1. Алейник Д.Л., Бышев В.И., Щербинин А.Д. Измеренные течения в придонном слое Норвежского моря в районе гибели атомной подводной лодки «Комсомолец» // Докл. РАН. 1999. Т. 369. № 6. С. 818-822.

2. Алейник Д.Л., Бышев В.И., Щербинин АД. Динамика вод Норвежского моря в районе гибели атомной подводной лодки «Комсомолец» // Океанология. 2002. Т. 42. № 1. С. 11-21.

3. Алексеев В.П., Истошин В.В. Схема постоянных течений Норвежского и Гренландского морей//Тр. ТИНРО. 1956. Вып. 9. С. 62-68.

4. Анисимов М.В., Иванов Ю.А., Субботина М.М. Глобальный океанский конвейер // Океанология. 2002. Т. 42. № 5. С. 645-649.

5. БарашМ.С. Четвертичная палеоокеанология Атлантического океана. М.: Наука, 1988. 272 с.

6. Берковиц Л.А., Лукашин В.Н. Стандартные образцы химического состава океанских и морских осадков // Геохимия. 1986. № 1. С.96-103.

7. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г. Седиментационные провинции // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 158-163.

8. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лисицын А.П. О современном пелагическом процессе в Тихом океане // ДАН СССР. 1979. Т. 247. № 2.

9. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н. Итоги геологических исследований на полигоне «Титаник» // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 273-278.

10. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Гордеев В.Ю., Емельянов Е.М. Строение и состав донных осадков // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 163-209.

11. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Руденко М.В. Методика и объем выполненных работ // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АПЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С. 247-249.

12. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н. и др. Состав и свойства донных осадков // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели атомной подводной лодки "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С. 287-313.

13. Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Сагалевич A.M., Лукашин В.Н. Позднечетвертичные отложения полигона «Титаник» (континентальный склон Северной Америки) // Океанология. 2002. Т.42. № 6. С. 867-874.

14. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Романкевич Е.А. Органическое вещество взвесей и донных осадков морей и океанов // Органическое вещество современных и ископаемых осадков. М.: Наука, 1971. С. 35.

15. Богданов Ю.А., Сагалевич A.M., Лукашин В.Н. Формирование донных осадков в районе гибели «Титаника» // Природа. 2002. №7. С. 67-74.

16. Богданов Ю.А., Сагалевич А.М., Лукашин В.Н., Пересыпкин В.И., Алейник Д.Л. О специфике осадконакопления в юго-западной части Блейк-Багамской абиссальной равнины // Океанология. 2002. Т.42. № 6.

17. Ведерников В.Н, Гагарин В.Н. Первичная продукция и хлорофилл на полигоне "Титаник" в июле-сентябре 2001 г. // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 66-77.

18. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах тверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555-571.

19. Виноградов М.Е., Виноградов Г.М. Зоопланктонные сообщества фронтальной зоны Гольфстрима и субполярных вод // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 77-111.

20. Виноградов М.Е., Шушкина Э.А., Копелевич О.В., Шеберстов C.B. Фотосинтетическая продукция Мирового океана по спутниковым и экспедиционным данным // Океанология. 1996. Т. 36. № 4. С.566-575.

21. Галкин C.B. Состав и структура донного сообщества на полигоне «Титаник» // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 133-147.

22. Гельман Е.М., Старобина КЗ. Фотометрические методы определения породообразующих элементов в рудах, горных породах и минералах. М.: 1978. 72 с.

23. Зыков И.Д., Крон КГ. О горизонтальной циркуляции Норвежского моря // Тр. ААНИИ. 1983. Т. 382. С. 79-84.

24. Карандашева Т.К. Стратификация, термогалинные поля и циркуляция вод Норвежского и Гренландского морей. М.: Гидрометеоиздат, 1988. 180 с.

25. КеннетЦЛ. Морская геология. Т. 1. М.: Мир, 1987. 397 с.

26. Кеннет ДЛ. Морская геология. Т. 2. М.: Мир, 1987. 384 с.

27. Козлова О.Г. Видовой состав диатомовых водорослей в водах Индийского и Тихоокеанского секторов Антарктики. М.: Наука, 1964. 179 с.

28. Корчагин H.H. О структуре гидрофизических полей в северо-восточном секторе Норвежского моря//Океанология. 1991. Т. 31. № 3. С. 400-405.

29. Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. М.: Наука, 1978. 392 с.

30. Лисицын А.П. Потоки вещества и энергии в океане и их биогеохимическое значение // Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. С. 201-274.

31. Лисицын А.П. Лавинная седиментация и перерывы в осадконакоплении в морях и океанах. М.: Наука, 1988. 309 с.

32. Лисицын А.П. Осадочные процессы и минеральные ресурсы материковых склонов Мирового океана // Актуальные проблемы океанологии. /Гл. ред. Н.ПЛаверов. М.: Наука, 2003. С. 82-152.

33. Лисицын А.П., Виноградов М.Е. Глобальные закономерности распределения жизни в океане и биогеохимия взвеси и донных осадков // Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983.С. 112-127.

34. Лукашин В.Н. Контурное течение и нефелоидный слой над континентальным склоном Норвежского моря // Геология морей и океанов. Тезисы докладов XV Международной школы морской геологии.Т.П. М.: ГЕОС, 2003. 130-131.

35. Лукашин В.Н., Алейник Д.Л., Гордеев В.Ю. Исследования нефелоидного слоя в июне-июле 2003 г. в районе гибели «Титаника» // Геология морей и океанов. Тезисыдокладов XV Международной школы морской геологии. Т. П. М.: ГЕОС, 2003. С. 132133.

36. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Гордеев В.Ю., Русаков В.Ю., Шевченко В.П. Потоки осадочного материала // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АЛЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С. 263-287.

37. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., ГурвичЕ.Г., Гордеев В.Ю., АлейникД.Л. Исследование нефелоидного слоя // Океанологические исследования фронтальной зоны Гольфстрима. Полигон «Титаник». М.: Наука, 2002. С. 235-262.

38. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Иванов Г.В. Структура нефелоидного слоя и закономерности распределения взвеси // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АЛЛ "Комсомолец". М.: Наука, 1996. С. 258-263.

39. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Шевченко В.П., Русаков В.Ю., Исаева А.Б. Исследование вертикальных потоков осадочного материала и его состава в Норвежском море в летние месяцы 1991-1995 гг. // Геохимия. 2000. № 2. С. 197-212.

40. Лукашин В.Н., Виноградов М.Е., Гордеев В.Ю., Русаков В.Ю. Потоки осадочного материала в Норвежском море (по данным годовой станции с седиментационными ловушками) // Доклады Академии наук. Т. 348. № 6. С. 826-829.

41. Лукашин В.Н., Гордеев В.Ю., Исаева А.Б., Русаков В.Ю. Исследование вертикальных потоков осадочного материала в Норвежском море с августа 1994 по июль 1995 г. // Геохимия. 1998. №9. С. 928-935.

42. Лукашин В.Н., Исаева А.Б., Серова В.В., Николаева Г.Г. Геохимия осадочного вещества и его потоки в восточной части экваториальной Атлантики //Геохимия. 2002. №3. С. 306-318.

43. Мамаев О.И. Термохалинный анализ вод Мирового океана. Л.: ГМИ, 1987. 296 с.

44. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 252 с.

45. Пересыпкин В.И., Лукашин В.Н. Лигнин в аэрозолях и донных осадках тропической части Атлантического океана. Океанология. 2001. Т. 41. № 1. С. 121-128.

46. Романкевич Е.А. Геохимия органического вещества в океане. М.: Наука, 1977. 256 с.

47. Ромащов В.А., Семенов Г.А. Горизонтальная циркуляция вод Норвежского моря (май-июль 1979 г.) // Тр. ААНИИ. 1983. Т. 382. С. 26-34.

48. Ронов А.Б., Ярошевский A.A. Химическое строение земной коры // Геохимия. 1967. № 11. С. 1285-1309.

49. Руденко M.B. Геоморфология района // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АЛЛ "Комсомолец". / ред. М.Е.Виноградов, А.М.Сагалевич, С.В.Хетагуров. М.: Наука, 1996. С. 249-252.

50. Русаков В.Ю., Лукашин В.Н., Дозоров Т.А., Москалев A.C., Буровкин A.A. Седиментационная ловушка для долгопериодных исследований вертикальных потоков вещества в океане КСЛ-400/12 // Океанология. 1997. Т.37. N2. С.303-306.

51. Русаков В.Ю., Лукашин В.Н., Москалев A.C. Патент Ru №2119151 С1 на изобретение «Седиментационный пробоотборник» // Российское агентство по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ), 1998. С. 1-8.

52. Сагалевич А.М., Богданов Ю.А., Черняев Е.С., Лукашин В.Н., Гордеев В.Ю., Пересыпкин В.И. Глубоководные поисковые работы и геологические исследования в районе гибели линкора «Бисмарк» // Океанология. 2002. Т.42. №5. С.775-783.

53. Серова В.В. Минералогия эоловой и водной взвеси Индийского океана. М.: Наука, 1988. 176 с.

54. Скопищев Б.А. Об изменении содержания азота и фосфора в терригенных взвешенных частицах в водной среде // Изв. АН СССР. Сер. геогр. и геофиз. 1948. Т. 12. №2. С. 107-118.

55. Степанов В.Н. Океанография. М.: Мысль, 1983. 270 с.

56. Фомин Л.М. Вычисление абсолютной скорости течений в океане по динамическому методу на основе принципа минимума кинетической энергии // Океанология. 1984. Т. 24. № 1. С. 47-54.

57. Фомин Л.М., Щербинин А.Д. Океанографическая характеристика Норвежского моря // Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели АЛЛ "Комсомолец" / ред. М.Е.Виноградов, А.М.Сагалевич, С.В.Хетагуров. М.: Наука, 1996. С. 42-72.

58. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Научный мир, 2001. 604 с.

59. Янес A.B. Сезонная изменчивость термохалинного состояния вод Фареро-Шетландского порога и водообмен через него / Структура и изменчивость крупномасштабных океанологических процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне. Л.: ГМИ. 1989. С. 89-105.

60. A lam M., Piper D.J. W. Detrital mineralogy and petrology of deep-water continental margin sediments off Newfoundland // Canadian Journal of Earth Sciences. 1981. V. 18. P. 13361345.

61. AlamM., PiperD.J.W., CookeB.S. Late Quaternary stratigraphy and paleo-oceanography of the Grand Banks continental margin, eastern Canada // Boreas. 1983. V. 12. P. 253-261.

62. Alldredge A.L., Gotschalk C. In situ settling behaviour of marine snow // Limnol. And Oceanogr. 1988. V. 33. P. 339-351.

63. Alldredge A.L., Silver M.W. Characteristics, dynamics and significance of marine snow // Progress of Oceanography. 1988. V. 20. P. 41-82.

64. Allen A. A., Hartley D.A. Currents at the offshore edge of the Labrador Current //Proc. 4th Int. Conf. Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. Memorial University, Newfaundlend, 1977. P. 927-937.

65. Antia A.N., von Bodungen B., Peinert R. Particle flux across the mid-European continental margin//Deep-Sea Res. I. 1999. V. 46. P. 1999-2024.

66. Antia A.N., Maafien J., Herman P., Vofi M., Scholten J.,Groom S., Miller P. Spatial and temporal variability of partcle flux at the N.W. European continental margin // Deep-Sea Res. n. 2001. V. 46. P. 3083-3106.

67. Baker E.T., Hickey B.M. Contemporary sedimentation processes an active West Coast submarine canyon//Marine Geology. 1986. V. 71. P. 15-35.

68. Bathmann U.V., Peinert R., Noji T.T., Bodungen B. von. Pelagic origin and fate of sedimenting particles in the Norwegian Sea // Progr. Oceanogr. 1990. V. 24. P. 117-125.

69. Beardsley G.F., Pak H., Carder K.L., Lundgren D. Light scattering and suspended particulates in the eastern equatorial Pacific Ocean // J. Geophys. Res. 1970. V.75. P. 28372845.

70. Benjamin S.G., Seaman N.L. A Simple Scheme for Objective Analysis in Curved Flow // Monthly Weather Review, 1985. V. 113. P. 1184-1198.

71. Berkovits L.A., Lukashin V.N. Three marine sediment reference samples: SDO-1, SDO-2, SDO-3 // Geostandards Newsletter. 1984. V. 8. N 1. P. 51-56.

72. Bianchi G.G., McCave I.N. Hydrography and sedimentation under the deep western boundary current and Gardar Drifts, Island Basin // Marine Geology. 2000. V.165. P. 137169.

73. Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of recent deep-sea clay in the Atlantic Ocean and adjacent seas and oceans // Geol. Soc. Am. Bull. 1965. V.76. P. 803-832.

74. Biscaye P.E., Anderson R.F. Flux of particulate matteron the slope of the southern Middle Atlantic Bight: SEEP-II//Deep-Sea Res. H. 1994. V. 41. P. 459-509.

75. Biscaye P.E., Gardner W.D., Zaneveld J.R.V., Tucholke B.E. Nephels! Have we got nephels! x //EOS Transactions of American Geophysical Union. 1980. V. 61. P. 1014.

76. Biscaye P.E., Eittreim S.L. Suspended particulate loads and transports in the nepheloid layer of the abyssal Atlantic Ocean//Mar. Geol. 1977. V.23. P. 155-172.

77. Bishop J.K.B., Biscaye P.E. Chemical characterization of individual particles from the nepheloid layer in the Atlantic Ocean // Earth and Planetary Science Letters. 1982. V. 58. P. 265-275.

78. Bishop J.K.B., Edmond J.M., Ketten D.R. et al. The chemistry, biology and vertical flux of particulate matter from the upper 400 m of the equatorial Atlantic Ocean // Deep-Sea Res. 1977. V. 24. P. 511-548.

79. Blindheim J. Cascading of Barents Sea bottom water into the Norwegian Sea // Rapports et Proces-verbaux des Reunions Conseil du International pour l'Exploration de la Mer. 1989. V. 188. P. 49-58.

80. Blindheim J. Physical characteristics of the area // The Sunken Nuclear Submarine in the Norwegian Sea a Potential Environmental Problem? Saetre R. (Ed.) Fisken og Havet. N 7. Havforskningsinstituttet. Bergen, 1994. P. 13-26.

81. Bodungen B., Bathmann U., VossM., Wunsch M. Vertical particle flux in the Norwegian Sea resuspension and interannual variability // Sediment trap studies in the Nordic countries,2 Workshop Proc. Nurmi Print Oy, 1991. P. 116-135.

82. Bowles F.A., Faas R.W., Vogt P.R., Sawyer W.B., Stephens K. Sediment properties, flow characteristics, and depositional environment of submarine mudflows, Bear Iceland Fan // Marine Geol. 2003. V. 197. P. 63-74.

83. Brewer P.G., Spencer D.W., Biscaye P.E, Hanley A., Sachs P.L., Smith C.L., Kadar S., Fredericks J. The distribution of particulate matter in the Atlantic Ocean // Earth. Planet. Sci. Lett. 1976. V. 32. P. 393-402.

84. Broecker W.S. The great ocean conveyor // Oceanography. 1991. V. 4. N 2. P. 79-89.

85. Brunner C.A., Biscaye P.E., Storm-driven transport of foraminifers from the shelf to the upper slope, southern Middle Atlantic Bight // Continental Shelf Research. 1997. V. 17. P. 491-508.

86. Bunker A.F., Worthington L.W. Energy exchange charts of the North Atlantic Ocean // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1976. V.57. P. 670-678.

87. Buttler E.I., Corner E.D.S., Marshall S.M. On the nutrition and metabolism of zooplankton VII. Seasonal survey of nitrogen and phosphorus excretion by Calanus in the Clyde Sea Area //Journ. Mar. Biol. Assoc. U.K. 1970. V. 50. P. 525-560.

88. Carder K.L., Beardsley G.F., Pak H. Particle size distribution in the eastern equatorial Pacific//J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 5070-5077.

89. Carter L., Schafer C.T. Interaction of the Western Boundary Undercurrent with the continental margin off Newfoundland // Sedimentology. 1983. V. 30. P. 751-768.

90. Churchill J.H., Biscaye P.E., Aikman F. The character and motion of suspended particulate matter over the shelf edge and upper slope off Cape Cod // Continental Shelf Res. 1988. V. 8. P. 789-809.

91. Coachman L.K., Aagaard K. Physical Oceanography of Arctic and Subarctic Seas // Marine Geology and Oceanography of the Arctic Seas. Y.Herman (Ed.). N.Y.: SpringerVerlag, 1974. P. 1-71.

92. Cochonat P., Oilier G, Michel J.L. Evidence for slope instability and current-induced sediment transport, the RMS Titanic wreck search area, Newfoundland rise // Geo-Marine Letters. 1989. V. 9. P. 145-152.

93. Csanady G. T., Churchill J.H., Butman B. Near-bottom currents over the continental slope in the Mid-Atlantic Bight//Continental Shelf Research. 1988.V. 8. P. 653-671.

94. Deuser W.G. Seasonal and interannual variations in deep-water particle fluxes in the Sargasso Sea and their relation to surface hydrography // Deep-Sea Res. 1986. V. 33. P. 225246.

95. Deuser W.G. Temporal variability of particle flux in the deep Sargasso sea // Particle flux in the ocean. Eds. Ittekkot V, Schafer P, Honjo S, Depetris P.J. Willey and Sons, 1996. P. 185-198.

96. DeYoung B., Perry F,, GreatBatch R. Objective Analysis of Hydrophysical Data in the Northeast Atlantic // Canadian Technical Report of Hydrography and Ocean Sciences. 1994. No 130. 93 pp.

97. Dickson R.R. Global summaries and intercomparisons flow statistics from long term current meter moorings // Eddies in Marine Science. N.-Y.: Springer-Verlag. 1983. P. 278353.

98. Dickson R.R., McCave I.N., Nepheloid layers on the continental slope west of Porcupine Bank//Deep-SeaRes. 1986.V. 33. P. 791-818.

99. Drake D.E. Distribution and transport of suspended particulate matter in submarine canyons off southern California // Suspended Solids in Water. Ed. Gibbs RJ. N.Y.: Plenum Press, 1974. P. 133-153.

100. Eittreim S.L., Ewing M. Suspended particulate matter in the deep waters of the North American Basin // Studies in Physical Oceanography. Ed. A.L. Gordon. London: Gordon and Breach, 1972. P. 123-167.

101. Eittreim S.L., Ewing M. Turbidity distribution in the deep waters of the West Atlantic trough // Suspended solids in water. Ed. R.J.Gibbs. N.Y.: Plenum Pres, 1974. P. 213-225.

102. Eittreim S.L., EwingM., Thorndike E.M. Suspended matter along the continental margin of the North American Basin //Deep-Sea. Res. 1969. V. 16. P. 613-624.

103. Eittreim S.L., Thorndike E.M., Sullivan L. Turbidity distribution in the Atlantic Ocean // Deep-Sea Res. 1976. V. 23. P. 1115-1123.

104. Emery K.O., Uchupi E. The Geology of the Atlantic Ocean. N.-Y., etc.: Springer-Verlag. 1984. 1050 p.

105. Erickson D.B., EwingM., Wollin G., Heezen B.C. Atlantic deep-see sediment cores // Geol. Soc. Amer. Bull. 1961. V. 72. P. 193-266.

106. Ewing J.I., Hollister C.D. Regional aspects of deep sea drilling in the North Atlantic // Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. V. 11. Washington: US Government Printing Office. 1972. P. 951-973.

107. Ewing M., Thorndike E.M. Suspended Matter in Deep Ocean Water // Science. 1965. V.147. P. 1291-1294.

108. Fagel N., Robert C., Preda M., Thorez J. Smectite composition as a tracer of deep circulation: the case of the Northern North Atlantic // Marine Geology. 2001. V. 172. P. 309330.

109. Fagel N., Robert C., Hillaire-Marcel C. Clay mineral signature of the NW Atlantic Boundary Undercurrent//Marine Geology. 1996. V. 130. P. 19-28.

110. Fofonoff N.P. Millard R. C. Algorithms for Computation of Fundamental

111. Properties of Sea Water // UNESCO Technical papers in marine Science. 1983. № 44. 53 p.

112. Fowler S.W., Small L.F. Sinking rates of euphausid fecal pellets // Limnol. Oceanogr. 1972. V. 17. P. 293-296.

113. Gardner W.D. Fluxes, dynamics, and chemistry of particulates in the ocean. Doctoral Dissertation. WHOI & MIT. 1978.

114. Gardner W.D. Periodic resuspension in Baltimore Canyon by focussing of internal waves //Journ. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 18185-18194.

115. Gardner W.D. Baltimore Canyon as a modern conduit of sediment to the deep-sea // Deep-Sea. Res. 1989. V. 36. P. 323-358.

116. Gardner W.D, Southard J.B., Hollister C.D. Sedimentation, resuspension and chemistry of particles in the northwest Atlantic // Marine Geology. 1985. N 3/4. P. 199-242.

117. Gardner W.D., Sullivan L.G. Bentic storms: temporal variability in a deep ocean nepheloidlayer// Science. 1981. V. 213. P. 329-331.

118. Gavarkeiwicz G.L., Piueddemann A. Topographic control of the Barents Sea polar front: The role of the Bear Island trough in selfbasin interaction. 1995.

119. Ginsburg G.D., Soloviev V.A. Submarine gas hydrates. St. Petersburg: VNIIOkeangeologia, 1998. 216 p.

120. Greenberg D.A., Petrie B.D. The Mean Barotropic Circulation on the Newfoundland Shelf and Slope//J. Geophys. Res. 1988. V. 93. C12. P. 15,541-15,550.

121. Gross T.F., Williams III A.J., Nowell A.R.M. A deep-sea sediment transport storm // Nature. 1988. V. 331. P. 518-521.

122. Hanzlick D.J. The West Spitsbergen Current: transport, forcing and variability. Ph. D. Thesis. University of Washington. Seattle. 1983.

123. Hall I.K, McCave I.N. Glacial-interglacial variation in organic carbon burial on the slope of the N.W. European Continental Margin (48°-50°N) // Progress of Oceanography. 1998. V. 42. P. 37-60.

124. Heezen B.C., Hollister C.D. Deep-Sea Current Evidence from Abyssal Sediments // Mar. Geol. 1964. V.l.P. 141-74.

125. Heezen B.C., Hollister C.D. The face of the deep. NY.: Oxford University press, 1971. 659 p.

126. Hellerman S., Rosenstein M. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates // Journ. Phys. Ocean. 1983. V. 13. P. 1093-1104.

127. Hogg N.G. A note. On the deep circulation of the western North Atlantic: its nature and causes//Deep-Sea Res. 1983. V. 30. № 9A. P. 945-961.

128. Hollister C.D., Flood R., McCave I.N. II Plastering and Decorating in the North Atlantic //Oceanus. 1978. V. 21. P.5-13.

129. Hollister C.D., Heezen B.C. Geological Effects of Ocean Bottom Currents // Studies in Physical Oceanography. V. 2, /ed. AX.Gordon. N.Y,1972. P 37-66.

130. Hollister C.D., McCave IN. Sedimentation under deep-sea storms // Nature. 1984. V. 309. P. 220-225.

131. Honjo S. Particle Fluxes and Modern Sedimentation in the Polar Oceans // Polar Oceanography. Pt. B. Chemistry, Biology and Geology. Ed. Walker 0, Smith Jr. N.Y.: Academic Press. 1991. P. 687-739.

132. Honjo S., Doherty K.W., Agrawal Y., Asper V.L. Direct optical assessment of large amorphous aggregates in the deep ocean // Deep-Sea Res. 1984. V. 31. P. 67-76.

133. Honjo S., Manganini S.J., Cole J.J. Sedimentation of biogenic matter in the deep ocean //Deap-SeaRes. 1982. V. 29. № 5A. P. 608-625.

134. Honjo S., Manganini S.J., Wefer G. Annual particle flux and winter outburst of sedimentation in the northern Norwegian Sea // Deep-Sea Res. 1988. V. 35. № 8. P. 12231234.

135. Hopkins T.S. The GIN sea a synthesis of its physical oceanography and literature review 1972-1985 //Earth-Science Reviews. 1991. V. 30. P. 175-318.

136. Hotchkiss F.S., Wunsch C. Internal waves in Hudson Canyon with possible geological implications //Deep-Sea Res. 1982. V. 29. P. 415-442.

137. Huthnance J.M. Circulation, exchange and water masses at the ocean margin: the role of physical processes at the shelf edge // Progress in Oceanography. 1995. V. 35. P. 353-431.

138. Jackobsen J.P. Contribution to the hydrography of the North Atlantic The Danish "Dana" Expedition 1920-1922 // Sci. Reports. Copenhagen. 1929. V. 1. № 3. 98 p.

139. Jenkins W.J., Rhines P.B. Tritium in the deep North Atlantic Ocean // Nature. 1980. V. 286. P. 877-880.

140. Jerlov N.G. Particle distribution in the ocean // Rep. Swedish Deep-Sea Exped. 1953. P. 71-97.

141. Jerlov N.G. Optical measurements in the eastern North Atlantic // Medd. Oceanogr. Inst.Geteborg, 1961. Ser. B. V. 8. P. 1-40.

142. Jones E.J.W., EwingM., Ewing J.I, Eittreim S.L. Influence of Norwegian Sea overflow water on sedimentation in the northern North Atlantic and Labrador Sea // J. Geophys. Res. 1970. V. 75. P. 1655-1680.

143. KarlD.M., Christian JR., Dore J.E. et al. Seasonal and interannual variability in primary production and particle flux at Station ALOHA // Deep-Sea Res. 1996. V. 43. P.539-568.

144. Kidd R.B., Hill P.R. Sedimentation on Feni and Gardar sediments drifts // Init. Rep. DSDP. 1986. V. 94. P. 1217-1244.

145. Knauer G.A., Martin J.H., Bruland K.W. Fluxes of particulate carbon, nitrogen, and phosphorus in the upper water column of the northeast Pacific // Deep-Sea Res. 1979. V. 6A. P. 97-108.

146. Komar P.D., Morse A.P., Small L.F., Fowler S.W. An analysis of sinking rates of natural copepod and euphausiid fecal pellets // Limnol. Oceanogr.l981.V. 26. C. 172-180.

147. Lampitt R.S., Raine R.C.T., Billett D.S.M., Rice A.L. Material supplay to the European continental slope: a budget based on benthic oxygen demand and carbon supply // Deep-Sea Res. 1995. V. 42. N 11/12. P. 1865-1880.

148. Lampitt R.S., Wisher K.F., Turley C.M., Angel M. V. Marine snow studies in the Northeast Atlantic: distribution, composition and role as a food source for migrating plankton // Marine Biology. 1993. V. 116. P. 689-702.

149. Lazier J.R.N. Moored currentmeter data from the Labrador Sea (1977-78). Data series B1-79-3. Bedford Institute of Oceanography. Dartmouth. Canada. 1979. 131 p.

150. Levitus S. Climatological Atlas of the World Ocean. Rockville, Md.: NOAA Professional Paper, U.S. Gov. Printing Office. 1982. № 13. p. 173.

151. Li X., Logan B.E. Collision frequencies between fractal aggregates and small particles in a turbulent sheared fluid // Environmental Science and Technology. 1997. V. 31. P.1237-1242.

152. Lisitzin A.P. Sediment fluxes, natural filtration, and sedimentary systems of a "living ocean" // Russian Geology and Geophysics. 2004. V. 45. N 1. P. 15-48.

153. Martin J.H., Fitzwater S.E. Iron deficiency limits phytoplankton growth in the northeast Pacific subarctic //Nature. 1988. V. 331. P. 341-343.

154. Matveeva T. Contourites, fluid transport and formation of gas hydrate accumulation (on the basis of DSDP-ODP drilling results). Fin. Proc. Int. Conference Geological Processes on Deep-Water European Margins. 2001. Moscow. Russia. P. 63-65.

155. McCave IN. Sediments in the Abyssal Boundary Layer // Oceanus. 1978. V. 21. P. 2733.

156. McCave IN. Erosion and deposition by currents on submarine slopes // Institute Geologie Bassin d'Aquitaine Bulletin. 1982. V. 31. P. 47-55.

157. McCave I.N. Particulate size spectra, behavior and origin of nepheloid layer over the Nova Scotian Continental Rise // Journal of Geophysical Research. 1983. V. 88. P. 76477666.

158. McCave I.N. Size spectra and aggregation of suspended particles in the deep ocean // Deep-Sea Research. 1984. V. 31. P. 329-352.

159. McCave I.N., Hall I.R., Antia A.N. et al. Distribution, composition and flux of particulate material over the European margin at 47°-50°N // Deep-Sea Res. II. 2001. V. 48. P. 31073139.

160. McCave I.N., Hollister C.D., DeMaster D.J., Nittouer C.A., Silva A.J., Yingst J.Y. Analysis of a longitudinal ripple // Marine Geology. 1984. V. 58. P. 275-286.

161. McCave I.N., Lonsdale P.F., Hollister C.D., Gardner W.D. Sediment transport over the Hatton and Gardar Contourite Drifts // J. Sediment. Petrol. 1980. V.50. P. 1049-1062.

162. McCave I.N., Tucholke B.E. Deep current-controlled sedimentation in the Western North Atlantic Region // Geological Society of America. 1986. P. 451-468.

163. McLellan H.J. On the distinctness and origin of the slope water off the Scotian shelf and its easterly flow south of Grand Banks // J. of Fish. Res. Board Canada. 1957. V. 14. № 2. P. 213-239.

164. McPhee E.E., Nowell A.R.M., Sternberg R.W. Boundary layer measurments and their implications for sediment transport on the eastern Norwegian Sea continental slope //Deep-Sea Res. I. 1998. V. 45. P. 719-743.

165. Meinen C.S. Structure of the North Atlantic Current in stream-coordinate and circulation in the Newfoundland basin//Deep-Sea Res. Parti. 2001. V. 48. P. 1553-1580.

166. Mellor G. L. Users guide for a three-dimensional, primitive equation, numerical ocean model. Program in Atmospheric and Oceanic Sciences. Princeton University, Princeton, NJ.1998. P. 41. См. также http://www.aos.princeton.eduAVWWPUBLIC/htdocs.pom/.

167. Midttun L. Formation of dense bottom water in the Barents Sea // Deep-Sea Res. 1985. V. 32. N. 10. P. 1233-1241.

168. Miller K.G., Tucholke B.E. Development of Cenozoic abyssal circulation south of the Greenland-Scotland Ridge // Structure and Development of the Greenland-Scotland Ridge. N.-Y.: Plenum Press. 1983. P. 549-589.

169. Muschenheim D.K., Kepkay P.E., Kranck K. Microbial growth in turbulent suspension and its relation to marine aggregate formation // Netherlands Journal of Sea Research. 1989. V.23. P. 283-292.

170. Nyffeler F., Godet C.-H. The structural parameters of the benthic nepheloid layer in the northeast Atlantic // Deep-Sea Research. 1986. V. 33. N 2. P. 195-207.

171. Paetsch H., Botz R., Scholten J.C., Stoffers P. Accumulation rates of surface sediments in the Norwegian-Greenland Sea//Mar. geol. 1992. V. 104. P. 19-30,

172. PakH., Zaneveld J.R.V., Beardsley G.F. Mie scattering by suspended clay clay particles //J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 5065-5069.

173. Pastouret L., Auffrett G.A., Hoffer tM., Melguen M., Needham H.D., Latouche C. Sedimentation sur la Ride de Terre-Neuve // Canadian Joum, of Earth Sciences. 1975. V. 12. P. 1019-1035.

174. Pickart R.S., Smethie W.M. Temporal evolution of deep-sea western boundary current where it enters the subtropical domain // Deep-Sea Res. 1 1998. V. 45. P. 1053-1083.

175. Pickart R.S., Spall M.A., Lazier J.R.N. Mid-depth ventilation in the western boundary current system of the sub-polar gyre // Deep-Sea Res. Part I. 1997. V. 44. P. 1025-1054.

176. Pickart R.S., Watts D.R Deep western boundary current variability at Cape Hatteras // Journ. of Mar. Res. 1990. V. 48. P. 765-791.

177. Piper D.J.W. Upper Cenozoic glacial history south of the Grand Banks of Newfoundland // Canadian Journal of Earth Sciences. 1975. V. 12. P. 503-508.

178. PostmaH. Sediment transport and sedimentation in the estuarine environment // Estuaries. Publ. 83. Ed. G.H.Lauff. Washington D.C.: American Association for the Advancement of Science? 1987. P. 158-179.

179. Quadfasel D., Rudels B., Kurtz K. Outflow of dense water from a Svalbard fjord into the Fram Strait //Deep-SeaRes. Part A. 1988. V. 35. 7A. P. 1143-1150.

180. Raaphorst W. van, Malschaert H., Haren H. van, Boer W., Brummer G.-J. Cross-slope zonation of erosion and deposition in the Faeroe-Shetland Channel, North Atlantic Ocean // / Deep-Sea Res. Part I. 2001. V. 48. P. 567-591.

181. Ranson B., Shea K.F., Burkett P. J., Bennett R.H., Baerwald R. Composition of pelagic and nepheloid layer marine snow: implications for carbon cycling // Marine Geology. 1998. V. 150. P. 39-50.

182. Redfield A.C., Ketchum B.H., Richards F.A. The influenceof organisms on the composition of sea water // The Sea. V. 2 M.N.Hill ed. London: Interscience, 1963. P. 26.

183. Richardsen G., Henriksenet E., Vorren T.O. Evolution of the Cenozoic sedimentary wedge during filling and sea floor spreading west of the Stappen High, western Barents Sea //Mar. Geol. 1991. V. 101. P. 11-30.

184. Richardson P.L. Composition and characteristics of particles in the ocean, evidence for the present day resuspension. WOI and MIT. 1980. WHOI-80-52. 237 p.

185. Richardson P.L. Eddy kinetic energy in the North Atlantic from surface drifters // J. Geophys. Res. 1983. C7. P. 4355-4367.

186. Robinson S.G., McCave I.N. Orbital forcing of bottom-current enhanced sedimentation on Feni Drift, NE Atlantic, during the mid-Pleistocene // Paleoceanography. V. 9(6). P. 943972.

187. Ross C.K. Temperature-salinity characteristics of the "owerflow" water in Denmark Strait during "OVERFLOW '73" // Rapports et Proces-Verbaux des Reuniouns-Conseil International pour de la Mer. 1984. V. 185. P. 111-119.

188. Rowe G.T., Gardner W.D. Sedimentation rates in the slope water of the Northwest Atlantic Ocean measured directly with sediment traps // J. Mar. Res. 1979. V. 37. P. 581-600.

189. Ruch P., Mirmand M., Jouanneau J.M., Latouche C. Sediment budget and transfer of suspended sediment from the Gironde Estuary to Cap Ferret Canyon // Marine Geology. 1988. V. 111. P. 109-119.

190. Ryan W.B.F. The use of mid-range side-looking sonar to locate the wreck of the Titanic // Subtech.'83. 1983. Pap. 11.4.

191. Ryan P.R. The Titanic revisited // Oceanus. 1986. V. 29. № 3.

192. Samptleben C., Bickert T. Coccoliths in sediment traps from the Norwegian Sea // Mar. Micropaleontol. 1990. V. 16. P. 39-64.

193. Samptleben C., Schroder A. Living coccolithophore communities in the Norwegian-Greenland Sea and their record in sediments // Mar. Micropaleontol. 1992. V. 19. P. 333-354.

194. Sathyendranath S., Longhurst A., Caverhill C.M., Piatt T. Regionally and seasonally primary production in the North Atlantic // Deep-Sea Res. 1995. V.42. N 10. P. 1773-1802.

195. Saunders P.M., The flux of dense cold overflow water south-east of Iceland // J. Phys. Oceanogr. 1996. 26, 85-95.

196. Savoye B., Cochonat P., Piper D.J.W. Seismic evidence for a complex slide near the wreck of the Titanic: Model of an instability corridor for non-channeled gravity events // Marine Geology. 1990. V. 91. P. 281-298.

197. Scholten J.C., BotzR, Paetsch H. et al. Flux into Norwegian-Greenland Sea: sediments: evidence for lateral sediment transport during past 300 000 years // Earth and Planet. Sci. Lett. 1994. V. 121. P. 111-124.

198. Schmitz W.J. Abyssal eddy kinetic energy in the North Atlantic // Journ. of Mariine Res. 1984. V.42. P. 509-536.

199. Scmitz W., McCartney M. On the North Atlantic circulation // Rev. Geophys. 1993. V. 31. P. 29-49.

200. Schmitz W., Robinson A.R., Fuglister F.C. Bottom velocity observations directly under the Gulf Stream// Science. 1970. V. 170. P. 21119-21194.

201. Shanks A.L., Trent J.D. Marine snow: sinking rates and potential role in vertical flux // Deep-Sea Res. 1980. V. 27. P. 137-143.

202. Shepard F.P., Marshall N.P., McLoughlin P.A., Sullivan G.G. Currents in submarine canyons and other seavalleys // American Association of Petroleum Studies in Geology. 1979. N 8. Tulsa. 173 p.

203. Shevchenko V.P. The influence of aerosols on the oceanic sedimentation and environmental conditions in the Arctic // Berichte zur Polar- und Meeresforschung. 2003. № 464. 149 p.

204. Slatt R.M. Late Quaternary terrigenous and carbonate sedimentation on Grand Bank of Newfoundland//Geological Society of American Bulletin. 1977. V. 88. P. 1337-1367.

205. Smethie W.M. Jr. Tracing the thermohaline circulation in the western North Atlantic using chlorofluorocarbons // Progress in Oceanography. 1993. V. 31. p. 51-99.

206. Smethie W.M. Jr., Fine R.A., Putzka A., Jones E.P. Tracing the flow of North Atlantic Deep Water using chlorofluorocarbons // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. № C6. P. 1429714323.

207. Smethie W.M., Trambore S. Chlorofluromethanes (F-ll and F-12) in the western North Atlantic Ocean and the deep western boundary undercurrent // EOS Transactions American Geophysical Union. 1983. V. 64. P. 1089.

208. Sternberg R.W., Berhane I., Ogston A.S. Measurement of size and settling velocity of suspended aggregates on the northern California continental shelf // Marine geology. 1999. V. 154. P. 43-53.

209. StowD.A.V., Faugeres J.C., Viana A., Gonthier E. Fossil contourites: a critical review // Sedimentary Geology. 1998. V.115. P. 3-31.

210. Sverdrup H.U., Johnson M.W., Fleming R.H. The Oceans. Their physics, chemistry and general biology. Englwood Cliffs, N.J. Prentice Hall Inc. 1942. 1087 p.

211. Swallow J.C., Worthington L.V. Deep currents in the Labrador Sea // Deep-Sea Res. 1969. V. 16. P. 77-84.

212. SwiftJ.H, KoltermannK.P. The origin of Norwegian Sea deep water // Journ. Geophys. Res. 1988. V. 93. C.4. P. 3563-3569.

213. Thomsen L.A. Processes in the Benthic Boundary Layer at continental margins and their implication for the benthic carbon cycle // Journal of Sea Research. 1998. V. 41. P. 73-87.

214. Thomsen L, Graf G., Martens V., Steen E. An instrument for sampling water from the benthic boundary layer // Continental Shelf Research. 1994. V. 14. P. 870-882.

215. Thomsen L., Gust G. Sediment Erosion thresholds and characteristics resuspended aggregates on the western European continental margin // Deep-Sea Res. 2000. V. 47. P. 1881-1897.

216. Thomsen L.A., McCave I.N. Aggregation processes in the benthic boundary layer at the Celtic continental margin // Deep-Sea Research. 2000. Part 1, N 47. P. 1389-1404.

217. Thomsen L., Ritzrau W. Aggregate studies in the benthic boundary layer at a continental margin//Journal of Sea Research. 1996. V. 36. P. 143-146.

218. Thomsen L., van Weering Tj.C.E. Spatial and temporal variability of particulate matter in the benthic boundary layer at the NW European Continental Margin (Goban Spur) // Progress of Oceanography. 1998. V. 42. P. 61-76.

219. Thomson J., Brown L., Nixon S., Cook G. T., MacKenzie A.B. Bioturbation and Holocene sediment accumulation fluxes in the north-east Atlantic Ocean (Benthic Boundary Layer experiment sites) // Marine Geology. 2000. V. 169. P. 21-39.

220. Thorpe S.A., White M. A deep intermediate nepheloid layer // Deep-Sea Res. 1988, V. 35, P. 1665-1671.

221. Turnewitsch R, Springer B.M. Do bottom mixed layer influence 234 dynamics in the abyssal near-bottom water column? // Deep-Sea Res. 1. 2001. V. 48. P. 1279-1307.

222. Victor B.G., Antantha P. Distribution of phosphorus and organic carbon in the nearshore sediments of Goa // Ind. J. Mar. Sci. 1973. V. 2. № 2. P. 84-89.

223. Vogt P.R Seafloor topography, sediments and paleoenvironments // The Nordic Seas. Hurdle B.G. (Ed.). N.Y.: Springer, 1986. P. 237-386.

224. Walsh J.J., Biscaye P.E., Csanady G.T. The 1983-1984 shelf exchange processes (SEEP)-l experiment: hypotheses and highlights // Continental Shelf Res. 1988. V. 8. P. 435457.

225. Walsh I.D., Gardner D.D. A comparison of aggregate profiles with sediment trap fluxes //Deep-Sea Res. 1992. V. 39. P. 1817-1834.

226. Weatherly G.L. An estimate of bottom frictional dissipation by Gulf Stream fluctuations //Journ. Marine Res. 1984. V. 42. P.289-301.

227. Wiebe P.H., Boyd S.H., Winget C. Particulate matter sinking to the deep-sea floor at 2000 m in the Tongue of the Ocean, Bahamas, with a description of a new sedimentation trap //Journ. of Marine Res. 1976. V.34. P.341-354

228. Worthington L.V. On the North Atlantic circulation // John Hopkins, Oceanographic Studies No. 6. Baltimore: John Hopkins University Press, 1976. 110 p.

229. Zaneveld J.RV., Roach D.M., Pack H. The Determination of the Index of Refraction Distribution of Oceanic Particles //J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 4091-4095.

230. Zimmerman H.B. Sediments of the New England continental rise // Geological Society of American Bulletin. 1972. V. 83. P. 3709-3724.

Информация о работе

Лукашин, Вячеслав Николаевич
доктора геолого-минералогических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.28

Диссертация

Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений"

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Лукашин, Вячеслав Николаевич

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений"

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Лукашин, Вячеслав Николаевич

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Лукашин, Вячеслав Николаевич, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений
ВАК РФ 25.00.28, Океанология